ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО И ОСНОВЫ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

УДК 528.9(075.8)

Великанов Н.Л., Проскурнин Е.Д. Водное хозяйство и основы водохозяйственного проектирования. Учебное пособие. – Калининград: Изд-во ФГОУ ВПО

«КГТУ», 2011, 140 с.

В учебном пособии рассматривается широкий круг вопросов, связанных с водным хозяйством и водохозяйственным проектированием. Рассматриваются водохозяйственные комплексы и водохозяйственные системы, характеристики участников ВХК, регулирование стока и его территориальное перераспределение, государственный мониторинг водных объектов, водохозяйственные объекты, вопросы отраслевого использования водных ресурсов.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 280302.65 – Комплексное использование и охрана водных ресурсов.

Табл. 3, рис. 10, список лит. – 11 наименований.

©ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет», 2011 г.

©Великанов Н.Л., Проскурнин Е.Д., 2011 г.

РЕЦЕНЗЕНТ – Наумов В.А., д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой водных ресурсов и водопользования ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет».

Рассмотрено и рекомендовано к использованию учебно-методическим советом факультета промышленного рыболовства ФГОУ ВПО «КГТУ» (протокол № 2 от 9 ноября 2010 г.).

Николай Леонидович ВЕЛИКАНОВ, Евгений Дмитриевич ПРОСКУРНИН

ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО И ОСНОВЫ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Редактор Е. Билко

Подписано в печать 07.02.2011 г. Формат 60x84 1/16 . Заказ 25. Тираж 50 экз. Объем 9,6 п.л.; 7,0 уч.-изд. л. Цена договорная.

Издательство ФГОУ ВПО «КГТУ». 236022, г. Калининград, Советский пр-кт, 1

2

1. ВВЕДЕНИЕ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА

Рассмотрены вопросы классификации водохозяйственных объектов, водохозяйственных комплексов и систем, планированию и оперативному управлению в решении проблем водного хозяйства.

Рациональное управление количеством и качеством водных ресурсов в народном хозяйстве должно осуществляться в соответствии с едиными требованиями и нормами, четкой системой управления. Эти задачи возлагают на водное хозяйство страны.

Водное хозяйство – отрасль науки и техники, задачей которой является обеспечение народного хозяйства водой в нужном объеме, режиме, качестве и месте, осуществляющая воспроизводство водных ресурсов, их охрану от истощения и загрязнения, защиту окружающей среды от вредного воздействия вод.

Водное хозяйство состоит из двух основных элементов: водообеспечивающие и потребляющие.

Водообеспечивающие элементы представлены объектами второго уровня:

-водный фонд, объединяющий все водные объекты – реки, моря, озера, подземные воды, каналы, водохранилища;

-водохозяйственное производство, состоящее из русловых сооружений, обеспечивающих регулирование и территориальное перераспределение стока (плотины, водохранилища, каналы), а также водозаборы и вооружения по защите от вредного воздействия вод (дамбы, устройства от размыва в каналах).

Потребляющие элементы содержат следующие объекты второго уровня:

-сооружения, обеспечивающие технолого-биологическое и социальнобытовое водопользование, и его рационализацию (насосные станции, водопроводы);

-сооружения по очистке и отводу сточных вод.

3

2. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА, СХЕМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ В ОБЛАСТИ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА, ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ОБЪЕКТЫ

Использование водных ресурсов в народном хозяйстве страны в современных условиях не может быть четко организовано без всестороннего государственного изучения и учета. Необходимо точно знать, где, в каком объеме и какого качества требуются водные ресурсы, каков объем возвратных вод, а также количество природных водных ресурсов, которое можно рассчитывать в каждом рассматриваемом районе. Определить количество и качество располагаемых водных ресурсов в различных речных бассейнах позволяют постоянные гидрологические и гидрохимические наблюдения.

Основными функциями органов управления водным хозяйством являются следующие:

−водообеспечение населения и народного хозяйства водными ресурсами на основе их комплексного использования;

−управление и контроль количества и качества водных ресурсов, включая организацию диспетчерских и инспекторских служб;

−распределение водных ресурсов между регионами;

−выдача технических условий на все виды водопользования;

−эксплуатация водохозяйственных объектов комплексного назначения;

−ведение государственного учета и водного кадастра;

−реализация мероприятия по воспроизводству, сохранению и улучшению экологического состояния рек, озер, водохранилищ и прибрежных зон морей;

−введение и совершенствование механизма платного водопользования;

−проведение экосистемной научно-технической и инвестиционной по-

литики;

−координация производства и ремонта водоизмерительной техники, организация мониторинга и создание автоматизированных систем;

−управление на водных объектах.

4

Все перечисленные функции тесно связаны между собой. Так, для нужд коммунально-бытового хозяйства, отдельных производств промышленности требуется вода достаточно высокого качества. Использование загрязненной воды может отрицательно сказаться на здоровье людей, ухудшить качество производимой продукции. Вероятность наводнений, селевых потоков, изменение плановых очертаний русл рек угрожают жизни людей, материальным ценностям и таким образом ставят под сомнение целесообразность хозяйственной деятельности в районах, подверженных вредному воздействию вод, без специальных мероприятий по их предотвращению или защите.

Управление использованием и охраной водного фонда заключается в планировании, учете и контроле и возложено на Правительство Российской Федерации, органы власти субъектов федерации, государственные органы управления водным фондом и другие уполномоченные на то государственные органы. Они отвечают за обеспечение потребностей населения и народного хозяйства в качественных водных ресурсах.

Органы управления водным фондом представлены федеральным органом (Министерством природных ресурсов), его бассейновыми и территориальными подразделениями. Успешное решение всех задач, возложенных на водное хозяйство страны, во многом зависит от работы системы централизованных органов управления.

Государственное управление водным фондом и водными отношениями на территории Российской Федерации осуществляется на основе экосистемного подхода по бассейновому принципу с учетом соблюдения интересов всех субъектов федерации и водопользователей. При этом обеспечивается приоритет задач сохранения экологической устойчивости и восстановления водных объектов, рационального использования, воспроизводства и улучшения их качества.

Рациональное водопользование и обеспечение водохозяйственных отношений возможно в соответствии с бассейновым соглашением государственного органа по управлению водным фондом и субъектов федерации.

5

Государственным органом управления водным фондом региона является Главное управление природных ресурсов МПР по краю (ГУПР по региону).

В компетенцию ГУПР входит:

-координация деятельности отраслей народного хозяйства, юридических

ифизических лиц в области использования восстановления и охраны государственного водного фонда;

-разработка нормативных документов, определяющих порядок и правила использования и охраны государственного водного фонда, государственного контроля и учета вод;

-установление лимитов водопотребления и водоотведения, выдача разрешений (лицензий) на пользование водным фондом и проведение работ на водных объектах и в их водоохранных зонах;

-организация мониторинга вод, ведение государственного учета вод и Государственного водного кадастра;

-разработка предложений по порядку и условиям взимания платежей за пользование водным фондом, реализация механизма платного водопользования;

-государственный контроль за соблюдением водного законодательства, использованием и охраной водного фонда, хозяйственной деятельностью в пределах водоохранных зон водных объектов;

-ограничение, приостановление или запрещение сброса сточных вод вплоть до прекращения деятельности отдельных промышленных установок, цехов, предприятий, организаций, учреждений до устранения нарушения и ликвидации последствий загрязнения.

Предписания и решения государственного органа управления водным фондом, принимаемые в пределах его компетенции, обязательны для юридических и физических лиц.

Государственные органы управления наделены не только предписывающими, но и контролирующими функциями.

6

Государственный контроль за использованием и охраной водного фонда должен обеспечить соблюдение всеми водопользователями порядка пользования водами, законодательства, стандартов (правил, норм) в области использования и охраны объектов водного фонда, а также правил ведения государственного учета вод и отчетности.

В РФ установлен бассейновый принцип управления водным хозяйством. Основным структурным элементом управления является водохозяйственный комплекс речного бассейна, обеспечивающий совместное использование водных ресурсов различными отраслями народного хозяйства. Система управления представляет собой совокупность размещенных на территории бассейна объектов формирования, транспортировки и регулировании стока; объектов водопотребления и использования стока; объектов водоотведения и системы управления. В задачу системы управления водных ресурсов входит: обеспечение оптимального распределения водных ресурсов в соответствии с требованиями участников; учет мероприятий по охране окружающей природной среды и водных объектов с целью получения максимального народно-хозяйственного эффекта. Управление ВКХ представляет собой иерархическую систему, включающую в себя три уровня.

На первом уровне осуществляются планирование и управление всем комплексом через подведомственные организации.

На втором – управление эксплуатацией основных водохозяйственных объектов, определяющих водный режим комплекса (крупные водохранилища, головные сооружения оросительных систем и каналов, водозаборные и водоотводящие сооружения крупных промышленных центров).

Третий уровень включает в себя управление режимами работы межхозяйственной и внутрихозяйственной сети, насосными станциями, очистными сооружениями.

В процессе управления решаются следующие задачи:

- сбор информации о водных ресурсах, характеристиках гидрологического режима;

7

-получение данных о качестве воды и о требованиях, предъявляемых к водным ресурсам, и их анализ;

-получение сведений о фактическом использовании водных ресурсов;

-планирование работы ВХК;

-управление работой ВХК;

-контроль, учет и анализ;

-предупреждение и устранение аварийных ситуаций;

-управление техническим обслуживанием и административнохозяйственной деятельностью.

Функциональная структура управления состоит из нескольких подсистем. Выделяют следующие функциональные подсистемы: водные ресурсы, качество водных ресурсов, требования на воду, планирование и водораспределение, оперативное управление, контроль и анализ.

Водные ресурсы. Оцениваются все виды располагаемых водных ресурсов, основываясь на анализе многолетнего ряда наблюдений, прогнозе предстоящего периода, а также учитывают запас воды в водохранилищах и аккумулирующие возможности водотоков. Комплекс задач по прогнозированию поверхностных водных ресурсов выполняет Гидрометцентр РФ.

Качество водных ресурсов. Осуществляется характеристика поступления в водные объекты возвратных и сточных вод и их качество для целей планирования, согласование отраслевых планов проведения водоохранных мероприятий с учетом соблюдения нормативов качества вод.

Требования на воду. Определяют требования к водным ресурсам промышленности, сельского и коммунального хозяйств, гидроэнергетики, рыбного хозяйства и речного транспорта. Заявки предприятий должны быть экономически обоснованы, а также содержать нормы водопотребления и водоотведения на единицу продукции, план выпуска продукции, площади орошения и состав культур, план выработки электроэнергии, грузооборот речного транспорта.

8

Планирование водораспределения. В зависимости от периода разли-

чают планирование годовое, сезонное и оперативное. Задача решается в привязке к основным водозаборам. При этом главное – определение оптимальных режимов работы водохранилищ на основе анализа прогнозной информации и текущих показателей гидрологического режима, а также корректировка планов работы водохозяйственного комплекса, разработанных при долгосрочном планировании.

Оперативное управление. Осуществляется реализация решений, принятых на этапе оперативного планирования. Обеспечивается проведение расчетов оперативного режима работы гидротехнических сооружений. Результаты расчетов реализуют диспетчерские службы.

Контроль и анализ. Подсистема определяет правильность функционирования системы сравнением фактических данных об использовании водных ресурсов с плановыми показателями, анализирует причины отклонений от плана и выдают рекомендации по корректировке управления. Подсистема решает задачи контроля выполнения планов водозабора и водоотведения, водоподачи, качества вод, водоохранных мероприятий, анализа причин отклонения от плана, аварийных ситуаций.

Например, по территориальному (бассейновому) принципу управления водным хозяйством Алтайский край относится к Верхнеобскому водному бассейновому управлению, которое объединяет пять субъектов федерации бассейна верхней Оби (Алтайский край, Республика Алтай, Новосибирская, Кемеровская и Томская области).

Ведение государственного учета вод

Основная задача государственного учета вод состоит в распределении количества и качества водных ресурсов, составляющих единый государственный фонд данных об использовании вод для нужд народного хозяйства. Такой контроль предполагает соблюдение всеми заинтересованными отраслями на-

9

родного хозяйства (отдельными предприятиями и учреждениями), а также гражданами установленного порядка использования и учета вод, ликвидацию последствий от их вредного воздействия.

В России существует единая система государственного учета и использования водных ресурсов. В систему включены различные предприятияводопользователи, соответствующие местные и республиканские органы.

Рассмотрим основные принципы функционирования системы государственного учета использования водных ресурсов.

Отдельные водопользователи осуществляют первичный учет водопотребления и водоотведения, результаты которого представляют в виде отчетов по установленной форме в комитет по природным ресурсам. После необходимых выводов данные поступают в головной вычислительный центр, где отчетность обобщают в целом по стране.

Учет вод обеспечивает получение данных, необходимых для текущего и перспективного планирования использования вод и проведения водоохранных мероприятий, рационального развития и размещения производительных сил на территории страны; составления схем комплексного использования и охраны вод и водохозяйственных балансов; ведения государственного водного кадастра; прогнозирования изменений гидрологических условий водности рек и качества вод; разработки мероприятий по повышению эффективности работы водохозяйственных систем и объектов; оперативного управления водохозяйственными системами; нормирования потребления и сброса вод, а также показателей их качества; государственного контроля за проведением мероприятий по рациональному использованию и охране вод.

Учет использования вод проводят на основе статистической отчетности водопользователей по форме № 2-ТП (водхоз), утвержденной Госкомстатом. Учету подлежат водопользователи, забирающие из водных объектов в сутки выше 50 м3 воды или из систем водопровода более 300 м3, сельскохозяйственные предприятия и организации, забирающие из рек, каналов и водопроводных сис-

10

тем в сутки свыше 150 м3 воды. Обязательному учету подлежат все водопользователи (независимо от объемов забираемых вод), осуществляющие сброс сточных вод. Перечень отчитывающихся водопользователей устанавливают бассейновые (территориальные) управления по согласованию с местными органами.

Водопользователи представляют отчет местному органу по регулированию использования и охране вод (ГУПР по региону), вышестоящей организации, санитарно-эпидемиологической станции и местному органу Госкомстата.

Особенности заполнения отдельных таблиц, граф и показателей формы, соответствующие коды и определения изложены в Инструкции о порядке составления статистического отчета об использовании воды по форме № 2-ТП (водхоз).

Для получения более достоверных данных учета и исключения ошибок в ведомственной и территориальной принадлежности водопользователей в 1982 г. создан автоматизированный классификатор предприятий-водопользователей, которые подлежат государственному учету.

Обобщенную информацию ГУПР представляют бассейновым управлениям для анализа и контроля. Все замечания и уточнения по обобщенным данным представляются соответствующим вычислительным центрам (ВЦ), которые вносят необходимые уточнения.

Завершив обобщение отчетных данных, все ВЦ корректируют на ЭВМ классификаторы предприятий-водопользователей, которые представляют в ЦНИИКИВР для корректировки общесоюзного классификатора.

Полученные Министерством природных ресурсов РФ данные анализируют и после этого представляют в Правительство Российской Федерации, а также всем отраслевым министерствам и заинтересованным ведомствам РФ.

Водохозяйственные объекты

Функции водного хозяйства реализуются с помощью различных водохозяйственных и гидротехнических объектов межотраслевого и отраслевого на-

11

значения, водохозяйственных комплексов, систем и агро-, лесотехнических мероприятий.

Кводохозяйственным объектам относятся все гидротехнические сооружения: плотины, здания ГЭС, водосбросные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушений берегов водохранилищ и дна русел рек; дамбы, ограждающие хранилища жидких отходов промышленности и сельскохозяйственных организаций; устройства от размыва каналов и другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов.

Ксооружениям, обеспечивающим охрану водных ресурсов от загрязнения, могут быть отнесены различные стационарные или передвижные очистные сооружения (региональные, городские, отдельных предприятий и животноводческих комплексов), земледельческие поля орошения.

Водообеспечение отраслей народного хозяйства связано с созданием водохранилищ комплексного и отраслевого назначения, сооружений для территориального перераспределения стока.

Для борьбы с вредным воздействием вод в первую очередь сооружают водохранилища, защитные дамбы, а также проводят агро- и лесотехнические мероприятия.

12

3. ОТРАСЛЕВОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Все потребители, т. е. государственные, кооперативные и общественные предприятия, организации, учреждения и граждане, которые пользуются водой для своих нужд, условно подразделяются на две большие группы: водопользователи и водопотребители. Первые используют ее без изъятия из источника. Вторые изымают воду из источника, используя часть ее безвозвратно.

Сферы и объекты водопользования и водопотребления

Кводопотребителям относят отрасли народного хозяйства, в которых использование воды связано с изъятием ее из источника. При этом часть ее теряется безвозвратно, так как она входит в состав промышленной или сельскохозяйственной продукции, а также испаряется в процессе использования. К этой группе относят промышленное и коммунальное водоснабжение, сельское хозяйство.

Кводопользователям относят энергетику, речной транспорт, лесосплав, рыбное хозяйство, рекреации (спорт, отдых, туризм).

Энергетика – один из наиболее крупных водопользователей. На гидроэлектростанциях (ГЭС) энергия водотока непосредственно расходуется на выработку электрической энергии.

Режим работы ГЭС характеризуется суточной, недельной и сезонной неравномерностью. Качество воды для работы ГЭС существенного значения не имеет; сами они воду практически не загрязняют.

Резкие и значительные колебания уровней и расходов воды в верхних и нижних бьефах ГЭС отрицательно влияют на условия нереста и нагула рыбы, обитания водоплавающих и околоводных птиц и животных, создают большие затруднения для судоходства и сельскохозяйственного производства в поймах рек.

Водный транспорт и лесосплав предъявляют в основном режимные

требования на воду: необходимые глубины и скорость течения, внутрисуточные колебания и интенсивность подъема и спада уровня воды. Режим водопользования – сезонный.

13

Лимитирующий период – летняя межень. Зимой необходим минимальный гарантированный уровень воды для отстоя судов.

Речное судоходство и лесосплав отрицательно влияют на качество воды в реках и водохранилищах. В процессе эксплуатации судов в воду поступают масло, отходы нефтепродуктов, пищевые остатки и бытовые стоки. При лесосплаве затонувший лес, разлагаясь, поглощает большое количество кислорода, наносит ущерб рыбе и другим живым организмам.

На шлюзование и обеспечение необходимых глубин при судоходстве и лесосплаве расходуется 1-3% среднегодового объема стока.

Рыбное хозяйство предъявляет свои требования к водному источнику, главные из них – необходимое количество воды для жизни и воспроизводства рыбы, обеспечение соответствующих глубин, скоростей течения и динамики изменения их, особенно в период нереста и зимой. Рыба очень чувствительна к загрязнению воды. Сбросы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод понижают количество кислорода в воде, повышают концентрации солей в водоемах, оказывают токсическое действие на растительный и животный корм, на самих рыб и их икру. Резкие колебания уровня воды в период нереста приводят к смыву икры при подъеме воды или ее пересыханию – при спаде. Зимой резкое понижение уровня воды может спровоцировать преждевременный уход рыбы из зимовальных ям или, наоборот, закупорку рыбы в зимовальных ямах ледяными глыбами, что снижает воспроизводство, а нередко и вызывает массовую гибель рыбы.

Водные рекреации (спорт, отдых, туризм) в последние десятилетия стали заметными водопользователями. Создание рекреационных зон предъявляет определенные требования к качеству воды, содержанию водоемов, их водному режиму. В то же время рекреационное водопользование является одним из существенных факторов антропогенного воздействия на качество воды – загрязнение водоемов пищевыми и другими отходами, бытовыми трудно контролируемыми стоками, маслом и нефтепродуктами водно-моторных средств.

14

Промышленное водоснабжение характеризуется в основном равномерным графиком потребления воды в течение суток. Для промышленных предприятий большое значение имеют бесперебойное обеспечение водой, а также ее качество, общая минерализация, жесткость, температура. Количество потребляемой воды зависит от вида промышленной продукции, технологии ее производства и режима использования воды при этом, мощности предприятия. В число наиболее водоемких отраслей промышленности входят химическая, цел- люлозно-бумажная, черная и цветная металлургия. Расход воды на единицу некоторых видов продукции составляет (м3/т): стали – 20; бумаги – 200; шерстяной ткани – 600; лавсана – 4200; капронового волокна – 5600.

Однако только около 20-25% воды используется безвозвратно, большая же часть возвращается в источник, лишь изменив свои качества (промстоки).

Промышленные предприятия, сбрасывая неочищенные или недостаточно очищенные сточные воды, загрязняют водоем или водоисточник. Даже очищенные промышленные стоки требуют 10-25-кратного, а иногда и более разбавления свежей водой. В частности для разбавления 1 м3 очищенных сточных вод свежей водой требуется: в промышленном производстве синтетических волокон и минеральных удобрений 10-15 м3, в целлюлозно-бумажной промышленности – 20-40, в нефтеперерабатывающей – 60 м3.

Если для снабжения предприятия пользуются только свежей водой, а отработанную сбрасывают, то такая схема называется прямоточной. Когда отработанная вода после очищения или охлаждения непрерывно используется в технологическом цикле, а из источника восполняется лишь безвозвратный расход, схема называется оборотной, или циркуляционной.

Коммунальное водоснабжение удовлетворяет нужды населения, предприятий бытового обслуживания (бани, прачечные, столовые, автомойки), служит для противопожарных целей, полива объектов озеленения, ухода за автодорогами.

15

Объемы хозяйственно-питьевого водопотребления устанавливаются соответствующими СНиПами и зависят от климатических условий, степени благоустроенности населенных пунктов, численности населения. На одного среднестатистического жителя региона в среднем приходится 150 л воды в сутки. В городах показатель значительно выше: 550 – 290 л/сут. В сельской местности на одного жителя приходится 120 л воды в сутки.

Режим водопотребления характеризуется суточной и недельной неравномерностью; в течение года график водопотребления относительно равномерен, с некоторым увеличением (приблизительно на 10%) в летнее время. Качество воды, используемой для питьевых и бытовых нужд населения, должно быть высоким и соответствовать установленным нормативам.

Вместе с тем вода, использованная в коммунальном хозяйстве и в виде бытовых стоков, поступающая обратно в водоисточник, содержит большое количество примесей органического, биологического и механического происхождения. Поэтому ее следует очищать и многократно разбавлять свежей водой. Безвозвратно используется до 40% от забранной воды.

На долю коммунального хозяйства в регионе приходится 16-18% от общего забора воды.

Сельское хозяйство – наиболее крупный водопотребитель. 35-37% всей забранной воды приходится на нужды сельского хозяйства. Вода расходуется на орошение и обводнение земель и сельхозводоснабжение. Главный водопотребитель в сельском хозяйстве – орошение. Оно требует больших затрат воды, которая расходуется на транспирацию и испарение с поверхности почвы и листьев растений, фильтрацию. При этом более 60-80% забранной воды теряется безвозвратно, и лишь небольшая ее часть возвращается через коллектор- но-дренажную сеть в виде возвратных вод, имеющих повышенную минерализацию и без значительного разбавления свежей водой, нередко уже непригодных для повторного употребления.

16

Как водопотребитель орошение отличается сезонной неравномерностью. Наибольшая потребность в воде приходится на периоды вегетации. Суточная и недельная неравномерность хотя и имеется, но проявляется не резко. Орошение предъявляет соответствующие требования к качеству воды: содержанию в ней наносов, растворенных солей. В свою очередь, оросительные мелиорации способствуют повышению минерализации в водоисточниках вследствие подъема уровней минерализованных грунтовых вод, дренажа и промывки засоленных почв.

На тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС) электростанциях вода в основном расходуеся на выработку пара и охлаждение агрегатов. ТЭС и АЭС – крупные потребители воды. Так, ТЭС мощностью 1 млн кВт потребляет 1,2-1,6 км3 воды в год, а АЭС – в 1,5-2,0 раза больше. Режим потребления, как правило, равномерный в течение всего периода. Лимитирующий период – зима, лето, осень. ТЭС и АЭС сбрасывают после использования в водный источник теплую воду, вызывая так называемое тепловое загрязнение источника. При повышении температуры воды до 30°С и более значительно снижается содержание в воде кислорода, что отрицательно сказывается на растительности и живых организмах, повышается токсичность вредных веществ. Безвозвратные потери воды на ТЭС и АЭС невелики и составляют 1-3%.

17

4.ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КОМПЛЕКСЫ (ВХК)

ИВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ (ВХС); ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТНИКОВ ВХК, ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ

СХЕМЫ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ, НОРМЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ

Общие положения. Водохозяйственный комплекс (ВХК) представляет собой совокупность различных отраслей народного хозяйства, совместно использующих водные ресурсы одного водного бассейна.

Водохозяйственный комплекс бассейна реки – это совокупность водных ресурсов бассейна, а также размещенных на его территории сооружений, предназначенных для формирования, транспортировки и регулирования стока, объектов водопотребления и водоотведения. В то же время ВХК можно рассматривать как совокупность мероприятий и сооружений по рациональному использованию водных и связанных с ними природных ресурсов, позволяющих оптимально удовлетворить всех водопользователей имеющимся ресурсом воды.

При правильном обосновании ВХК должен обеспечить наибольшую экономическую эффективность в целом, а не для какой-либо отдельной отрасли; не допускать вредного воздействия на окружающую среду. Сооружения участников ВХК должны способствовать охране вод от загрязнения и истощения; обеспечивать достаточно простую и надежную эксплуатацию.

Водохозяйственный комплекс включает в себя ряд участников. К ним относятся: водоснабжение, водоотведение, гидротехнические мелиорации, гидроэнергетика, водный транспорт, лесосплав, рыбное хозяйство, здравоохранение, водные рекреации. В гидротехнические мелиорации входят оросительные и осушительные работы, осуществление мероприятий по борьбе с вредными воздействиями вод: защита от наводнений, борьба с водной эрозией, селевыми потоками, оползнями и разрушением берегов, а также с заболачиванием и засолением почв. Учитывая существующую экологическую обстановку, в число участников ВХК целесообразно включать и природные комплексы.

18

Требования, предъявляемые к водохозяйственному комплексу:

-рациональное обеспечение потребителей водой в достаточном количестве и соответствующего качества;

-сохранение природных условий и гарантии охраны воды от загрязнения, засорения и истощения;

-обеспечение наибольшего народно-хозяйственного экономического эффекта;

-гарантии простой и надежной работы.

Государственная и хозяйственная деятельность водохозяйственных комплексов осуществляется в соответствии с Водным законодательством России, в котором отражены основные положения о порядке использования и охраны рек, озер, водохранилищ, других поверхностных и подземных водных объектов.

Водопотребители и водопользователи. Участников ВХК условно мож-

но разделить на водопотребителей и водопользователей.

При водопотреблении воду изымают из водных объектов, часть которой после использования возвращается в этот же или другой водный объект (например, при испарении), а часть теряется безвозвратно, так как входит в состав вырабатываемой продукции.

Основными водопотребителями являются промышленность, коммунальное водоснабжение и сельскохозяйственное орошение. Последнее потребляет около половины воды, используемой в народном хозяйстве. Возвратные воды имеют, как правило, иной качественный состав, и для возможности дальнейшей биологической очистки и использования этих вод их необходимо разбавлять.

При водопользовании воду не изымают из водных объектов. Водопользование имеет место в гидроэнергетике, водном транспорте, сплаве леса, рекреации, частично в рыбном хозяйстве.

Однако по мере более глубокого использования водных ресурсов грани между водопотребителями и водопользователями стираются. Так, при созда-

19

нии энергетических водохранилищ значительная часть воды теряется на испарение и фильтрацию и пропадает для остальных участников комплекса. Такое же явление в больших масштабах наблюдается и на водохранилищах, которые используют в системе охлаждения тепловых и атомных электростанций.

Аналогичные доводы можно привести относительно использования воды в рыбном хозяйстве, когда для нереста затапливают обширные мелководья, хорошо прогреваемые солнцем, с которых происходит значительное испарение воды.

Поэтому более правильно будет объединить эти две категории в одну с общим названием – водопользователи.

Вводопользовании существенную роль играют водопотребление и водоотведение. Водопотреблением называют потребление воды из водного объекта или систем водоснабжения, а водоотведением, или сбросом сточных вод,

–удаление сточных вод за пределы населенного пункта, предприятия или других мест использования. В объем водоотведения входит суммарное количество всех видов сточных вод, отводимых непосредственно в водоемы, подземные горизонты и бессточные впадины, на ведомственную очистку, а также другим организациям.

Вводопотреблении учитывают не только непосредственное использование воды, но и потери на испарение и фильтрацию из каналов и водохранилищ.

Сточки зрения использования и охраны водных ресурсов производственная деятельность водопотребителей характеризуется:

общим водопотреблением – суммой забора свежей и оборотной воды за единицу времени (год, сутки, час, секунду);

забором свежей воды – водозабором из водного объекта; забором оборотной воды – водозабором из системы замкнутого водо-

снабжения; водоотведением – сбросом в водный объект, в замкнутые понижения или

подземные горизонты;

20

безвозвратным водопотреблением – забором свежей воды за вычетом водоотведения;

объемами сброса загрязнений – объемами загрязняющих веществ в сбрасываемой воде за вычетом содержания этих веществ в воде, забираемой из источника;

тепловым загрязнением – количеством тепла, сбрасываемого в водный объект, определяемым по расходу сбрасываемой воды и повышению температуры в сбросных водах по сравнению с температурой забираемой воды.

Водопользователи характеризуются величиной необходимых расходов (гидроэнергетика) и уровней воды (судоходство, гидроэнергетика, рыбное хозяйство, рекреация, природные комплексы), а также влиянием их на качество воды.

Важная особенность участников водохозяйственного комплекса – взаимное несовпадение требований к режиму водоисточника во времени.

Несогласованность водопотребления и водоотведения между участниками (компонентами) ВХК приводит к противоречиям. Так, водный транспорт заинтересован в поддержании судоходных глубин в нижнем бьефе ГЭС в навигационный период, а гидроэнергетика, наоборот, – в накоплении воды в водохранилище для более интенсивного использования ее в осенне-зимний пик загрузки. Во время половодья гидроэнергетика заинтересована в накоплении воды в водохранилище, а рыбное хозяйство требует значительных попусков из водохранилища для поддержания оптимальных глубин нерестилищ и мелководий, в которых обитает рыба. Разрешают эти противоречия при формировании ВХК и при оптимальном функционировании.

Существуют противоречия и в требованиях к качеству используемой воды. Гидроэнергетика, судоходство, лесосплав не предъявляют жестких требований к загрязненности воды. Для здравоохранения, водоснабжения, рыбного хозяйства и орошения, отдыха на воде качество воды имеет существенное значение, поэтому и это учитывают на стадии формировании ВХК.

21

Классификация водохозяйственного комплекса Водохозяйственный комплекс (ВХК) классифицируют по масштабам

их распространения, типам сооружений, числу участников. По масштабам распространения выделяют глобальные, или межгосударственные, государственные, зональные, бассейновые и ВХК части бассейнов.

Глобальные, или межгосударственные, – это проекты использования водных ресурсов пограничных рек или рек, проходящих транзитом через ряд стран.

Государственные – это ВХК, возникающие при реализации таких проектов, как создание единой водохозяйственной системы страны (ЕВХС).

Общим признаком государственного ВХК служит рассмотрение и признание водохозяйственной проблемы в масштабах всей страны на основе долгосрочных прогнозов экономического развития государства с учетом общих политических и социальных аспектов.

Зональные ВХК предусматривают решение водохозяйственных проблем

втом или ином экономическом регионе страны. Основная цель такого комплекса – совершенствование водного хозяйства и наиболее полное и эффективное использование его возможностей для развития данного экономического района.

Бассейновые ВХК наиболее полно разработаны как в мелиорации, так и

вэнергетике. Практически по всем бассейнам крупных рек составлены схемы комплексного использования и охраны водных и земельных ресурсов с перспективой на 15-20 лет.

Вбассейновых схемах ВХК более полно учитывают природные и соци- ально-экономические особенности рассматриваемых районов.

ВХК части бассейнов формируют после рассмотрения состава ВХК более высоких порядков, представленных шестью составляющими (см. рис. 1). Рассматривают и формируют ВХК части бассейнов на основе проектных решений, уточняя схемы использования участков реки: более детально изучают при-

22

токи основной реки на данном участке, рассматривают возможности их комплексного использования, учитывают возможности совершенствования природной среды, устранения эрозионных процессов и другие вопросы водноземельного благоустройства и водопользования.

ВХК классифицируют также по типам сооружений и по числу участников (рис. 1, а, б). Одноузловые отраслевые ВХК имеют либо энергетическое, либо ирригационное назначение.

По мере развития народного хозяйства в данном бассейне одноузловые ВХК трансформируются в многоузловые, или каскадные межотраслевые, ВХК (см. рис. 1, в). Это наиболее распространенный тип ВХК в нашей стране и за рубежом. Такие водохозяйственные комплексы сформированы на каскадах гидроузлов по р. Волге, Днепру, Енисею. Формирование такого ВХК завершается с окончанием строительства всего каскада, поэтому получение полного народнохозяйственного эффекта может затянуться на ряд лет. Однако такие комплексы стимулируют интенсивное развитие народного хозяйства в данном районе, способствуют рациональному использованию водных ресурсов.

В том случае, если водных ресурсов одного бассейна не хватает для формирования ВХК, то возможно создание межбассейнового отраслевого, а затем и межбассейнового многоотраслевого ВХК (см. рис. 1, г, д). Крупномасштабность таких мероприятий затрагивает обычно ряд отраслей, сказывается на изменении природной среды, экономических и социальных аспектах. Такой ВХК сформирован на базе Каракумского канала, участниками которого являются ирригация, водный транспорт, рыбоводство, сельское хозяйство, комму- нально-бытовое водоснабжение, обводнение. Проекты ВХК более широкого масштаба будут реализованы при создании единой водохозяйственной системы определенных регионов, а затем и всей страны в целом. При полном выполнении этих проектов объем изъятия стока значительно возрастет. Такие изменения естественных условий могут дать не только положительный, но и отрицательный эффект.

23

Рис. 1. Типы ВХК:

а, б – одноузловые отраслевой и межотраслевой; в – каскадный межотраслевой; г – межбассейновый отраслевой с локальной переброской стока; д – межбассейновый многоотраслевой; е – природоохранный; К0 – здравоохранение; К1 – водоснабжение; К2а – орошение;

К2б – осушение; К3 – энергетика; К4 – транспорт; К5 – рыбное хозяйство; К6 – водоотведение; К7 – отдых; К8 – природные комплексы.

Зоны влияния:

I – осушения (понижение УГВ, переосушка, снижение продуктивности лесов); II – водохранилища (подтопление, мелководья, переработка берегов); III – зарегулированного расхода в русле реки (отсутствие паводков, пересыхание поймы, засоление земель);

IV – водоотведение для контроля качества воды

В связи с тем, что ВХК тем или иным способом влияет на окружающую среду, особенно при водоотведении, необходимо выделение еще одного типа ВХК – водоохранного, который должен функционировать в системе природоохранного комплекса. Водоохранным комплексом называют систему сооружений и устройств для поддержания требуемого количества и качества воды в заданных створах или пунктах водных объектов.

Водоохранные комплексы включают в себя объекты осушения, водохранилища, поймы, загрязненные участки водных объектов и сооружения, предотвращающие отрицательное влияние ВХК.

Наводнения, водная эрозия, включая сели, оползни, разрушение берегов (получившие название вредного воздействия вод) – распространенные явления,

24

характеризующиеся разрушением хозяйственных построек, гибелью людей, снижением плодородия почв на обширных территориях. Они наносят немалый экономический и экологический ущерб. Борьба с этими явлениями – одна из задач водного хозяйства, решать которую надо одновременно с водохозяйственным строительством, мелиорацией земель и включать в ВХК в качестве самостоятельного участника.

Причинами наводнения являются: интенсивное таяние снегов (весной) и ледников (летом); сильные и длительные ливни; заторы и зажоры льда; разрушение дамб и плотин; ветры со стороны моря. При наводнениях значительно повышается уровень воды в водотоках и увеличиваются расходы воды. Наиболее распространенная мера борьбы с наводнениями – строительство крупных водохранилищ. Защитить значительные территории от затопления можно, построив специальные дамбы.

Снизить пики половодий можно, проведя различные лесомелиоративные и агротехнические мероприятия: посадку леса, кустарников, снегозадержание, пахоту поперек склонов. Все это способствует переводу поверхностного стока в подземный. При этом уменьшается высота дамб, а следовательно, и стоимость сооружения.

Эрозия почв – процесс разрушения и сноса почвенного покрова потоками воды и ветром (дефляция). Наиболее опасна водная эрозия, проявляющаяся в виде овражной эрозии и оползней. Средняя скорость образования оврагов составляет 1-25 м в год. Наиболее эффективные меры борьбы с овражной эрозией – лесотехнические мелиорации, создание специальных ливнесбросных конструкций.

Селевые (грязекаменные) потоки – наиболее опасные формы водной эрозии в горных районах. Для защиты от селевых потоков сооружают специальные селезащитные дамбы.

25

Водохозяйственные системы

Водохозяйственная система (ВХС) – это комплекс взаимосвязанных водных объектов и гидротехнических сооружений, предназначенных для обеспечения рационального использования и охраны вод участниками ВХК.

К водохозяйственным системам (ВХС) относят водохранилища, каналы различного назначения, мелиоративные системы, системы технического водоснабжения промузлов, предприятий, электростанций, системы очистки и сброса сточных, коллекторно-дренажных вод. Водохозяйственные системы – это все гидротехнические сооружения и узлы гидротехнических сооружений. Гидротехническое строительство в Алтайском крае в большинстве случаев имело целью создание условий для орошения сельскохозяйственных земель. Пруды и водохранилища, которых в крае около 200 шт., предназначались в основном для целей орошения.

Существует три аспекта описания ВХС: морфологический, функциональный и информационный.

Морфологически ВХС может быть расчленена на иерархические уровни по территориальному признаку. Водохозяйственная система страны объединяет региональные ВХС, которые в свою очередь состоят из бассейновых систем. Внутри бассейнов можно выделить водохозяйственные районы и водохозяйственные участки. Основным элементом ВХС водохозяйственного участка является комплексный гидроузел – плотина и образованное ею водохранилище с совокупностью технических устройств, предназначенных для многоцелевого использования водных ресурсов на выделенном водохозяйственном участке.

В качестве примера можно рассмотреть водохозяйственную систему Западной Сибири, которая включает в себя ВХС бассейнов р. Обь и Енисея. Бассейновая ВХС р. Обь может быть расчленена на ВХС верхней, средней и нижней Оби. Каждая из этих ВХС состоит из нескольких водохозяйственных участков, на которых расположены комплексные гидроузлы, образующие вместе каскад гидроузлов. Каждый комплексный гидроузел может иметь гидроэлектростанции, водозаборные станции, нерестилища.

26

В задачи функциональной структуры ВХС входят: добыча (регулирование) водных ресурсов, транспортировка, распределение их между потребителями, сбор сточных вод и подготовка их для повторного использования. Многообразие элементов ВХС предопределяет наличие больших информационных потоков между ними. Это вызывает необходимость специального информационного описания ВХС – совокупности данных, которые взаимодействуют и преобразуются в процессе ее функционирования.

Таким образом, иерархическая структура, наличие большого числа разнородных элементов, рассредоточенных на значительной территории, многообразие функций – отличительные черты ВХС.

Кособенностям ВХС относят:

−многообразие взаимодействия с окружающей средой, большое влияние на окружающую среду, которое необходимо учитывать при управлении функционированием ВХС;

−недостаточная достоверность информации о водопотреблении и водоотведении;

−многообразие прямых и обратных связей между элементами системы (гидравлические, технические, социальные, экономические, информационные);

−функционирование в условиях случайных воздействий;

−длительность формирования и непрерывность развития;

−высокая капиталоемкость и вследствие этого большой ущерб от неудачных экономических решений;

−неопределенность исходной информации при планировании развития ВХС, которая возникает ввиду того, что величины, определяющие будущее водопотребления (информация о развитии производства, изменениях демографической ситуации, технико-экономических показателях), обычно задаются со значительной неопределенностью вследствие своего прогнозного характера;

−противоречивость требований к режиму источника водопотребителей, являющихся участниками ВХК;

27

−возможность многократного использования ресурса;

−возможность замены водного ресурса другим для отдельных участников ВХК;

−возможность значительного антропогенного воздействия на водные ре-

сурсы.

Перечисленные свойства ВХС (многочисленность и неоднородность элементов, связей между ними, функций, наличие неопределенностей) позволяют отнести их к большим кибернетическим системам, что обусловливает особенности управления ими.

Управление ВХС можно расчленить на ряд задач, которые условно объединим в две группы: формирование структуры вновь создающейся или развивающейся ВХС и управление режимами работы функционирующей ВХС.

При решении задач первой группы осуществляют долгосрочное планирование использования водных ресурсов. При этом учитывают, что ВХС – составная часть ВХК, который, в свою очередь, есть подсистема народнохозяйственного комплекса соответствующей территории.

Впервой группе задач обосновывают и определяют:

-размещение по территории, состав и мощность водоемких производств;

-размещение водохранилищ и их параметры;

-размещение, параметры и состав водохозяйственных объектов (водозаборных устройств, каналов);

-мероприятия по охране природы, поддерживающие высокое качество воды в бассейне при проведении водохозяйственных операций.

На каждом уровне иерархии ВХС решает свой комплекс задач по формированию ее структуры. Имеется ряд задач, которые являются общими для нескольких уровней, но степень детализации в них различна. Например, размещение водоемких производств можно обосновывать на уровне страны, региона и бассейна, а определять состав, параметры и место водохозяйственных объектов

–на уровне бассейна и водохозяйственных участков. На всех уровнях устанав-

28

ливают состав природоохранных мероприятий при проведении водохозяйственных работ.

Вторая группа задач может быть разделена на две подгруппы: выработка плана работы функционирующей или планируемой ВХС на некоторый период и реализация этого плана. В результате решения задач первой подгруппы определяют планируемые объемы попусков воды из верхних бьефов водохранилищ в каждый момент времени, уровни воды в водохранилищах и каналах, режимы работы водохозяйственных объектов.

В соответствии с особенностями планирования использования водных ресурсов расчеты ведут по нескольким вариантам исходных данных (гидравлических, режимов потребления воды сельскохозяйственными, рыбохозяйственными и другими потребителями, требования которых зависят от метеорологических условий, носящих стохастический характер).

При эксплуатации необходимо выбрать вариант плана, наиболее подходящий к конкретной водохозяйственной обстановке, и откорректировать его в соответствии со складывающимися метеорологическими условиями. Реализуют скорректированный план, регулируя потоки воды в водотоках.

29

5.МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭКОНОМИИ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

ИПОДДЕРЖАНИЮ КАЧЕСТВА ВОД, РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОТРАСЛИ НА ПРИМЕРЕ КРУПНЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ РАЙОНОВ РОССИИ

Российская Федерация обладает уникальными возобновляемыми ресурсами и стационарными запасами природных пресных вод. Водохозяйственный комплекс, охватывающий водные объекты, совокупность гидротехнических и связанных с ними систем и сооружений, а также соответствующий кадровый и научно-технический потенциал, имеет важнейшее значение для социальноэкономического развития России.

Общие запасы пресной воды (во всех ее формах) на территории нашей страны составляют менее 1% от всех запасов пресной воды мира. В то же время суммарно по пресной воде озер, рек и болот, почвенной влаге и неглубоко залегающим подземным водам – т.е. наиболее эксплуатируемым водным ресурсам – доля России составляет порядка 20-25% соответствующих мировых запасов.

Речной сток Российской Федерации, в подавляющей степени формируемый на территории страны, составляет в среднегодовом исчислении около 4,3 тыс. км3. Россия стоит по этому показателю на втором месте в мире, уступая лишь Бразилии. По уровню средней водообеспеченности одного жителя Российской Федерации нашу страну опережают всего несколько государств – Канада, Венесуэла, Бразилия и ряд других стран.

Еще более значительными величинами по сравнению с речным стоком и статическими многолетними запасами воды в реках характеризуются водные ресурсы озер, болот, ледников и снежников.

Объем забора воды из водных объектов в среднем за год в нашей стране находится в пределах 2% ежегодно возобновляющихся ресурсов рек и подземных вод. Во многих государствах Европы, а также в США и других странах этот показатель гораздо выше, что свидетельствует о напряженности водохозяйственных балансов.

30

Водные богатства России создают надежные предпосылки социальноэкономического развития страны не только в текущий период, но и на длительную перспективу. Это особенно важно в условиях вероятного нарастания дефицита пресной воды во многих регионах и странах мира, усиления борьбы за доступ к качественным водным ресурсам. Подобная ситуация повышает ресурсные позиции Российской Федерации в мировом сообществе.

Складывающие глобальные тенденции требуют формирования и реализации водохозяйственной и водоохраной политики государства, отвечающей как кратко- и среднесрочным потребностям, так и долгосрочной конъюнктуре.

При проведении указанной политики следует учитывать то, что наравне с отмеченными позитивными факторами, водопользование в Российской Федерации характеризуется рядом серьезных проблем. Они имеют как объективный (географический, климатический), так и субъективный характер. Острота многих из данных проблем не снижается или уменьшается невысокими темпами. В частности отсутствие общего дефицита водохозяйственного баланса в целом по стране, нивелируется его наличием в отдельных регионах и локальных районах. На малоосвоенные территории, принадлежащие к бассейнам морей Северного Ледовитого и Тихого океанов, приходится порядка 20% водозабора и около 80% речного стока. В то же время в Европейской части страны, где сосредоточен основной хозяйственный потенциал и проживает подавляющая часть населения, имеет место обратная ситуация – при 70-80% общероссийского водозабора здесь сосредоточено около 10% возобновляемых ресурсов поверхностного стока. Если средняя по стране водообеспеченность составляет около 30 тыс. м3/чел. в год, то на Европейской территории России она примерно в десять раз ниже.

В стране продолжает остро стоять проблема устойчивого обеспечения населения и экономики качественной водой для питьевых и хозяйственных нужд. Не менее актуальна задача повсеместной защиты граждан, жилых построек и имущества, а также предприятий и коммуникаций от вредного воздействия вод.

31

С вопросами комплексного водопользования связаны задачи бесперебойного функционирования гидроэлектроэнергетики, рыбного хозяйства, ирригации, водного транспорта, наращивания и поддержания в должном состоянии транспортной инфраструктуры, коммуникаций, подводных сооружений и устройств. В этой сфере также имеется ряд серьезных проблем.

Все более существенное звучание приобретает задача не только обеспечения качества природных вод для хозяйственно-бытового водоснабжения, но также поддержание и повышение уровня технической безопасности самих водохозяйственных систем, улучшение состояния водопроводных сетей, их своевременное обновление, ремонт.

Таким образом, водные ресурсы и водное хозяйство страны характеризуются не только огромным природным потенциалом и большими масштабами развития, но и наличием крупных проблем, решение которых требует значительных затрат.

Одним из инструментов решения проблем и проведения оптимальной политики служит практика подведения итогов в рамках Государственных докладов «О состоянии и использовании водных ресурсов в Российской Федерации». В них рассматриваются данные как за конкретный отчетный год, так анализируются складывающиеся тенденции за ряд последних лет.

Вчастности в 2007 г. гидрометеорологическая и гидрологическая обстановка по ряду характеристик оказалась на уровне, превышающем средние показатели. В особой степени отклонения были заметны по некоторым регионам.

Вчастности количество выпавших осадков в отчетном году в целом по стране было значительно выше нормы. В ряду наблюдений, проводимых с 1936 г. и ранжированных по суммарному количеству годовых осадков, 2007 г. был четвертым, а по количеству весенних осадков – вторым среди самых дождливых. Рекордной по количеству годовых осадков была ситуация в восточных районах Западной и в западных районах Восточной Сибири, а зимних и весенних осадков – в Западной Сибири.

32

Зима отчетного года в целом для России оказалась влажной. На Европейской территории больше всего выпало осадков в юго-восточных районах. В то же время лето 2007 г. на Европейской территории страны, а также в Западной и Восточной Сибири было сухим. В Прибайкалье и Забайкалье оно оказалось шестым среди самых сухих летних сезонов за весь наблюдаемый период. Особо значительный дефицит летних осадков отмечен на юге Европейской территории. При этом чрезвычайно засушливая ситуация имела место в июне – июле в Ростовской области и Республике Калмыкия.

Водные ресурсы рек Российской Федерации в отчетном году превысили среднюю норму почти на 15%, что соответствует общей тенденции увеличения водных ресурсов страны с 1980 г. Достаточно высокая водность рек наблюдалась в Сибирском, Уральском, Приволжском и Южном федеральных округах. В Центральном федеральном округе она оказалась несколько пониженной.

По Волге годовой сток был почти на 19% выше среднего уровня, Оби и Енисею – на 22, Печоре – на 64. Одновременно объем стока Дона в 2007 г. оказался на треть, Амура – на 27, Кубани – почти на 17% ниже среднего многолетнего значения.

Прогнозные ресурсы подземных вод на территории Российской Федерации на начало 2008 г. оценивались в 869 млн. м3/сут (317 км3/ год). Распределение этих ресурсов в территориальном разрезе неравномерное. Основная часть – 670 млн. м3/сут (77% общей величины) – сосредоточена в Северо-Западном, Уральском, Сибирском и Дальневосточном федеральных округах при преобладающем их объеме в Сибирском округе.

В целом по стране обеспеченность прогнозными ресурсами подземных вод составляет 6 м3/сут на человека. При этом наибольшая обеспеченность наблюдается в Дальневосточном округе – 24, в Сибирском и Уральском – 12, Се- веро-Западном – 8 млн. м3/сут, а наименьшая – в Приволжском – 3, Центральном и Южном округах – 2 м3/сут на человека. Слабо обеспечен кондиционными пресными подземными водами ряд крупных регионов Российской Федерации, в

33

частности, республики Карелия, Калмыкия, Адыгея, Дагестан (горная часть), Саха (Якутия), западная и юго-западная части Архангельской области, Новгородская, Ярославская, большая часть Ростовской, часть Волгоградской (Заволжье и юг), Астраханская, Курганская, Омская, Магаданская области и некоторые другие регионы.

Эксплуатационные запасы подземных вод в Российской Федерации (т.е. наиболее изученные в гидрогеологическом плане ресурсы) на начало 2008 г. составляли почти 94 млн. м3/сут, в том числе по разведанным запасам категорий А+В+С1 – свыше 82 млн. м3/сут. В 2007 г. в стране было разведано 472 новых месторождения (участков месторождений) подземных вод, переоценены 39 и сняты с учета 13 месторождений (участков).

Извлечение (забор) подземных вод в 2007 г. по сравнению с 2006 г. незначительно возросло. Только половина этого забора пришлась на участки с оцененными запасами, а остальная часть – на запасы, которые не прошли государственную экспертизу. Наибольшие объемы подземных вод были извлечены в Центральном федеральном округе – 31, Сибирском и Приволжском федеральных округах – по 17-18 и Южном федеральном округе – 13% от общего объема по стране.

В 2007 г. доля подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении, как и в предыдущем году, составляла от 70 до 100% в 35 субъектах Российской Федерации; во многих субъектах Федерации она не превышала 10-20%.

Что касается потребления всех поверхностных и подземных водных ресурсов, то по данным государственного федерального статистического наблюдения за использованием воды по форме № 2-тп (водхоз), охватывающего свыше 40 тыс. предприятий-водопользователей, суммарный водозабор из всех природных источников на различные нужды в 2007 г. составил 80,0 млрд. м3. Это незначительно выше уровня как 2006 г., так и 2005 г. Иначе говоря, за последние годы отмечено очень медленное повышение водозабора при гораздо более быстром росте объемов производства во многих отраслях экономики. Если же

34

сравнивать водозабор 2007 г. с показателем за 1990 г., то он составляет лишь две трети от соответствующего объема.

Как уже отмечалось, в целом по России из поверхностных и подземных водных объектов забирается для использования относительно небольшая часть возобновляемых водных ресурсов – в пределах 2%. Однако в бассейнах рек Волги, Дона, Кубани, Терека, Урала, Иртыша, Тобола и Ишима, испытывающих определенный дефицит воды, сохраняется напряженная водохозяйственная обстановка, которая усугубляется в результате нерационального водопользования и неудовлетворительного качества сбрасываемых в водоемы сточных вод.

Наибольший объем использования свежей воды в 2007 г., как и в предыдущие годы, наблюдался на предприятиях, расположенных в Южном федеральном округе (25% от общей величины по России); наиболее низкий – в Дальневосточном федеральном округе (менее 3%). По сравнению с 2006 г. в большинстве федеральных округов отмечен рост (хотя и весьма незначительный) использования свежей воды. В первую очередь это было характерно для Южного и Приволжского федеральных округов.

В 2007 г. по сравнению с 2006 г. при росте общего водозабора на 0,9% увеличение объемов прямоточного использования свежей воды составило лишь 0,6%. Это связано как с более быстрым повышением забора транзитных вод и ростом водоотлива при добыче полезных ископаемых, так и с некоторым дисбалансом учета и другими факторами. Характерно, что в 2006 г. по сравнению с 2005 г. имела место несколько иная ситуация – небольшое снижение водозабора при некотором росте водопотребления. Все это свидетельствует о колебательном (нестабильном) характере соответствующих показателей в последний период и отсутствии устойчивых тенденций.

По сравнению с 2006 г. в 2007 г. производственное водопотребление возросло на 1,8% (в 2006 г. по сравнению с предыдущим годом – более чем на 2%), а использование воды на орошение – соответственно на 2,6% (5,5%). Хозяйст-

35

венно-питьевое водопотребление уменьшилось на 3,1% (в 2006 г. по сравнению с 2005 г. снижение составило 2,5%).

Если говорить о длительной ретроспективе, то в 2007 г. по сравнению с 1990 г. объем водопотребления на производственные нужды сократился почти на треть, на хозяйственно-питьевые потребности – примерно на 20%, на цели орошения – более чем на половину.

В целом за последние несколько лет прямоточное водопотребление свежей воды, как и водозабор, в среднем по стране оставались практически стабильными или незначительно увеличились. В то же время в ряде регионов эти показатели стали возрастать.

Основной объем водопользования в России сконцентрирован в бассейне Каспийского моря: водозабор и использование свежей воды в этом регионе в 2007 г. составил более 40% от соответствующих показателей в целом по стране, объем водоотведения в поверхностные водоемы – около 40%. В этом же водохозяйственном регионе ежегодно сбрасывается в водные объекты порядка 45% всех загрязненных сточных вод страны; потеря воды при ее транспортировке составляет половину всех аналогичных потерь по России. При этом в 2007 г. свыше 70% использования свежей воды, более 85% зафиксированного водоотведения в поверхностные водные объекты и порядка 90% сброса загрязненных сточных вод от соответствующих объемов в Каспийском бассейне приходилась на Волгу и ее притоки. Наиболее массированный сброс загрязненных сточных вод (свыше 10-12% общероссийского объема и 20% бассейнового каспийского объема) сосредоточен в р. Москве и ее притоках.

На втором месте по объемам водопользования находятся водные источники в бассейне Азовского моря – 20-22% от водозабора, 15 – водопотребления, 15 – водоотведения и около 10 – сброса загрязненных стоков в целом по стране в 2006-2007 гг.

36

В2007 г. по сравнению с 2006 г. суммарно по бассейну Каспия отмечено увеличение забора воды на 0,7 млрд. м3, или на 2%. По бассейну Азовского моря произошло сокращение этого показателя на 0,2 млрд. м3, или на 1,3%.

Вотраслевом разрезе, т. е. по видам экономической деятельности, основными водопотребителями в 2007 г., как и ранее, являлись объекты по производству и распределению электроэнергии, газа и воды. Главными загрязнителями водных источников оставались водопроводно-канализационные хозяйства городов и поселков, а также предприятия целлюлозно-бумажной и горнодобывающей промышленности, а также сельскохозяйственные объекты.

Объемы оборотного и повторно-последовательного водопотребления в 2007 г., как и в более ранние годы, в большинстве регионов превышали прямоточное использование воды, за исключением Южного и Северо-Западного федеральных округов. Характерно, что этот показатель в последний период увеличивается более быстрыми темпами, нежели возрастает общий водозабор и прямоточное водопотребление. В частности в 2007 г. по сравнению с 2006 г. данное повышение составило 1,3% по первому показателю против 0,9 и 0,6 по второму и третьему показателям соответственно.

ВРоссийской Федерации одной из проблем продолжает оставаться нерациональное использование водных ресурсов, характеризующееся высоким удельным расходом воды в промышленности, агропромышленном и жилищнокоммунальном комплексах. Имеют место ощутимые потери воды при ее транспортировке. Кроме того, поверхностные и часть подземных водных объектов в районах размещения крупных промышленных, сельскохозяйственных и городских комплексов в значительной степени загрязнены сточными водами. Имеющие место аварии на нефтепроводах, сооружениях по очистке сточных вод, шламонакопителях дополнительно усложняют ситуацию, приводят к еще большему загрязнению водных объектов и деградации водных экосистем.

Объем сброса сточных вод всех категорий в поверхностные природные водные объекты страны в 2007 г. составил 51,4 млрд. м3 и был близок уровням

37

2005 и 2006 гг. (50,9 и 51,4 млрд. м3 соответственно). Из них объем сброса загрязненных сточных вод в 2007 г. составил 17,2 млрд. м3, или 34% от общего объема водоотведения. Показатель сброса «грязных» стоков уменьшился в 2007 г. по сравнению с 2006 г. на 1,7%.

Характерно, что около 10 млрд. м3, или более половины общего сброса загрязненных сточных вод страны приходится на производственные и хозяйст- венно-бытовые стоки объектов, расположенных на территории 72 крупных городов. Это свидетельствует о высоком уровне локализации сброса рассматриваемых стоков, то есть об особо массированном загрязнении водоемов в отдельных регионах страны.

По сравнению с 1991 г. объем сброса загрязненных сточных вод в 2007 г. в целом по России сократился более чем на треть. Некоторое влияние на это уменьшение оказало строительство и ввод в действие новых сооружений и установок по очистке сточных вод, проведение технико-производственных и других мероприятий по упорядочению водопотребления, опережающее восстановление оборотного использования воды в общей системе водопотребления в конце XX – начале XXI вв. и ряд иных факторов. Кроме того, определенное влияние могли оказать налогово-фискальные действия, связанные с внедрением водного налога (платежей за пользование водными объектами), и практика взимания платежей за загрязнение водных объектов. Свое воздействие на рассматриваемую динамику оказывает также ряд нерешенных проблем по правильной идентификации и учета загрязненных сточных вод на предприятияхводопользователях.

Оценка состояния водных объектов в 2007 г., как в 2006 г. и в предыдущие годы, свидетельствуют как о стабильном характере степени загрязненности, так и о ее росте на ряде водных объектов. В целом состояние значительного числа водоемов на территории Российской Федерации по-прежнему оставалось неблагополучным. Это обостряло проблему водообеспечения населения и

38

хозяйственной деятельности качественной питьевой водой, создало определенную опасность для здоровья граждан.

Многие водные объекты в течение нескольких десятилетий подвергались

иподвержены в настоящее время интенсивному техногенному воздействию и характеризуются высоким уровнем загрязнения. Прежде всего, это малые реки Кольского полуострова, бассейны р. Сухоны и Оби, нижнее течение Волги, включая дельту, притоки Волжских водохранилищ, верхнее течение Дона, участки Северной Двины, Енисея, Иртыша, Тобола, притоки Усть-Илимского водохранилища, участки Амура и его притоков, притоки Колымы и Охинки. Вода этих рек оценивается как «грязная», «очень грязная» и «экстремально грязная» (в целом по более 120 водным объектам в системе наблюдений Росгидромета). Вода Волги и водохранилищ на этой реке в целом стабильно сохраняется на уровне 3-4-го класса качества вод, т.е. как «загрязненная» и «грязная».

Наиболее распространенными веществами, содержащимися в перечисленных водных объектах сверх допустимых норм, являются нефтепродукты, фенолы, легко окисляющиеся органические вещества, нитраты, соединения металлов и др.

Основными причинами загрязнения поверхностных водных объектов, как

ипрежде, являются:

–сброс неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод в водоемы

врезультате устаревшей (упрощенной) системы очистки и низкой эффективности работы очистных сооружений;

–поступления загрязняющих веществ с территории водного бассейна в результате интенсивного несанкционированного строительства объектов в водоохранных зонах;

–вторичное загрязнение воды за счет поступления загрязняющих веществ из донных отложений водных объектов;

39

–систематические аварийные ситуации, особенно в нефтегазовом комплексе и на объектах ЖКХ, в связи с износом коммуникаций и обслуживающих систем;

–усиление интенсивности процессов водной эрозии в связи с сокращением противоэрозионных работ, уменьшением посадки лесозащитных насаждений и др.;

–недостаточные объемы финансирования нового строительства, модернизации и ремонта очистных и иных водоохранных сооружений, задержка внедрения наилучших существующих водоохранных технических средств и технологий;

–недостаточная эффективность системы наблюдения, контроля и надзора за состоянием водных объектов в районах расположения источников антропогенного воздействия на водные объекты;

–слабость взаимодействия организаций смежных министерств и ведомств в части осуществления мониторинга, контроля и надзора в области использования и охраны водных объектов и окружающей природной среды.

Качество подземных вод на территории страны в основном соответствует требованиям, предъявляемым к питьевым водам. Вместе с тем по состоянию на 1 января 2008 г. было выявлено 6118 участков загрязнения подземных вод. При этом в течение 2007 г. было дополнительно выявлено 504 таких участка.

Наибольшее количество загрязненных участков поземных вод расположено на территории Приволжского, Сибирского, Южного и Центрального федеральных округов.

Около 40% участков загрязнения связано с деятельностью промышленных и смежных предприятий (в местах расположения накопителей отходов и сточных вод, нефтепромыслов, складов горючесмазочных материалов, нефтебаз, промышленных канализационных коллекторов, а также объектов, расположенных на промышленных площадках). Порядка 12% участков связано с деятельностью сельскохозяйственных предприятий; 13% – комплексов жилищ-

40

но-коммунального хозяйства; 9% – с подтягиванием некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации; 18% составили не установленные источники загрязнения подземных вод.

Общие причинно-следственные связи в области тенденций водозабора, водопотребления и сброса загрязненных и нормативно-очищенных сточных вод, а также изменения качества поверхностных и подземных вод требуют тщательного анализа. Такой анализ требуется осуществлять не только с водохозяйственных, гидрологических, гидрогеологических и гидрохимических позиций. Необходимо совместить данный анализ с изучением динамики социальноэкономических и демографических показателей. Это тем более актуально, поскольку экспертные расчеты свидетельствуют, что при общем росте макроэкономических показателей, в России имеет место снижение текущих затрат на водоохранные и водосберегающие мероприятия, исчисленных в постоянных ценах. Аналогичные тенденции наблюдаются по капитальному ремонту соответствующих сооружений и оборудования.

Общая сумма поддающихся идентификации затрат на охрану и рациональное использование водных ресурсов в стране (без учета стоимости посреднических услуг, т.е. без повторного счета) составляла в текущих ценах в 2005 г. более чем в 130 млрд. руб., в 2006 г. – более 140 и в 2007 г. – порядка 155 млрд. руб. Таким образом, за последние два года рассматриваемые затраты, взятые в ценах соответствующих лет, увеличились примерно на одну пятую часть. Однако этот рост произошел не за счет увеличения физических объемов водоохранной и водосберегающей деятельности, а за счет ценового фактора. В реальном исчислении рассматриваемые затраты несколько уменьшились.

Указанные совокупные затраты всех видов и из всех источников финансирования составляли в 2005 г. 0,6% по отношению к валовому внутреннему продукту (ВВП), исчисленного в рыночных ценах. В 2006 г. это отношение по оценке снизилось до 0,5, а в 2007 г. составило менее 0,5%.

41

Неоднозначным остается положение части водоохранных (водосберегающих) инвестиций в основной капитал. В целом за прошедшие годы XXI в. эти инвестиции начали увеличиваться. В частности в сопоставимых ценах уровень 2007 г. значительно превзошел показатель 2000 г. Однако до восстановления объемов инвестиций в масштабах конца 80-х гг. еще весьма далеко: уровень 2007 г. примерно соответствовал лишь уровню середины 90-х гг. Характерно, что после значительного роста рассматриваемого показателя в 2006 г. по сравнению с 2005 г., в 2007 г. по сравнению с 2006 г. в реальном исчислении он сократился на несколько процентов.

По официальным данным Росстата, в 2005 г. доля капиталовложений в водоохранные и водосберегающие объекты составляла почти 0,8% общей суммы инвестиций в народное хозяйство страны, в 2006 г. – около 0,7%. В 2007 г. эта отношение по оценке снизилось до 0,5%.

В соответствии с Федеральным законом «Об исполнении федерального бюджета за 2005 год» от 9.04.2007 г. № 41-Ф3 по подразделу «Водные ресурсы» раздела «Национальная экономика» в расходной части федерального бюджета было выделено свыше 4219 млн. руб. В 2006 г. эти показатели по Федеральному закону от 3.04.2008 г. № 36-ФЗ были на уровне соответственно 8043 млн. руб. Таким образом, рост фактических расходов федерального бюджета по подразделу «Водные ресурсы» в 2006 г. по сравнению с 2005 г. составил 1,9 раза. В 2007 г. по оценке объем финансирования по рассматриваемому подразделу повысился по сравнению с 2006 г. почти в 1,8 раза. Иначе говоря, за два последних года выделение средств в федеральном бюджете в номинальном исчислении более чем утроилось.

При комплексном анализе приведенных цифр следует иметь в виду инфляционные процессы, которые в определенной мере уменьшают номинальное увеличение расходов.

С другой стороны, требуется учитывать, что в 2006-2007 гг. значительно повысились профильные водохозяйственные и водоохранные затраты по разде-

42

лу «Межбюджетные трансферты» расходной части федерального бюджета. Эти суммы существенно дополняют финансирование по подразделу «Водные ресурсы».

В рамках решения водохозяйственной и водоохранной проблематики требует повышенного внимания состояние гидротехнических сооружений (ГТС), ликвидация их аварийного состояния. Прежде всего необходимо выделение адекватных средств на восстановление этих сооружений и покрытие эксплуатационных затрат, а также в целях доведения их состояния до нормативного уровня безопасности. Остается нерешенной проблема ликвидации бесхозяйных ГТС или установление конкретного собственника. Требуется повышение эффективности надзора за своевременным декларированием безопасности гидротехнических сооружений и обеспечение страхования гражданской ответственности эксплуатируемых ГТС предприятий федеральной формы собственности.

Особое значение имеют повсеместно востребованные мероприятия по берегоукреплению рек и водохранилищ, защите селитебных территорий и производственных площадок от подтопления и другого вредного воздействия вод. Значительный объем работ в этом направлении осуществляется под руководством и с помощью финансирования, организуемого Федеральным агентством водных ресурсов.

Потребность в водных ресурсах формируется на основании договоров и лимитов водопользования, установленных водопользователям на основании водохозяйственных балансов и заявленных потребностей в водных ресурсах с учетом соблюдения требований рационального использования этих ресурсов и соблюдения нормативов качества воды в водном объекте. Характерно, что данные о фактическом водопотреблении и водоотведении, как правило, оказываются ниже ежегодно установленных лимитов водопользования. В этой связи договорная работа требует дальнейшего упорядочения.

Весьма медленно улучшается санитарно-эпидемиологическое состояние хозяйственно-питьевых и рекреационных водных объектов, что не способству-

43

ет существенному уменьшению уровня детской и взрослой заболеваемости рядом болезней. Медленно улучшающееся (иногда ухудшающееся) качество воды водных объектов при неудовлетворительном санитарно-эпидемиологическом состоянии водопроводно-канализационного хозяйства населенных пунктов представляет серьезную потенциальную и фактическую угрозу здоровью граждан. В настоящее время из общего объема воды, поданной в сети коммунальных водопроводов, через очистные сооружения водоподготовки пропускается менее двух третей этого объема.

Использование некачественной питьевой воды (в том числе подающейся по водопроводной сети) ведет к вспышкам инфекционных заболеваний, увеличению степени риска воздействия на организм человека токсичных, канцерогенных и мутагенных веществ, росту проявлений патологий. С потреблением некачественной воды в значительной степени связано отставание России по средней продолжительности жизни населения от развитых стран. В целом по России порядка 20% проб воды, поступающей к потребителям, не отвечает нормативным гигиеническим требованиям по санитарно-химическим и около 10% – по микробиологическим показателям.

Имеющие место региональные водохозяйственные проблемы становятся фактором, который может сдерживать социально-экономическое развитие целого ряда субъектов Федерации, несмотря на общий водный потенциал России. Поэтому, учитывая долговременный характер разработки и реализации водохозяйственных проектов, уже в настоящее время требуется принятие адекватных мер по реализации сложнейших задач управления водохозяйственным комплексом страны и, прежде всего, решение наиболее неотложных проблем. Все это должно стать одной из приоритетных социально-экономических задач государства. Работа должна получить дополнительный стимул и организационное оформление в рамках разрабатываемого проекта Водной стратегии Российской Федерации на период до 2020 г. и ряда других основополагающих документов.

44

Государственная политика в сфере использования и охраны водных ресурсов подразумевает постановку системы целей и тактических задач, достижение которых осуществляется через реализацию средне- и долгосрочных программ, мер и механизмов по гарантированному обеспечению экономики страны водными ресурсами, безопасности населения и объектов экономики от наводнений и другого вредного воздействия вод природного и техногенного характера, защиту ее внешнеэкономических, оборонных и геополитических интересов с учетом международных обязательств и требований устойчивого развития.

Цели и задачи Федерального агентства водных ресурсов как главного распорядителя средств федерального бюджета входят в систему целей и задач субъекта бюджетного планирования – Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации.

Указанные цели и задачи во многом реализуются через федеральные целевые программы (ФЦП) и аналитические ведомственные целевые программы (АВЦП). В частности, если в 2005 г. через эти программы проходило немногим более 11% всех бюджетных расходов Росводресурсов, то в 2007 г. через них расходовались практически все выделяемые средства.

Результативность бюджетных расходов по водному хозяйству определяется по степени достижения целей, решения тактических задач, поставленных перед Минприродой России Федеральным агентством водных ресурсов, по уровню показателей затрат и результатов водохозяйственной деятельности в отчетном и плановом периоде, эффективностью использования бюджетных расходов. Одновременно, рассматриваемая результативность также определяется мерами, которые Агентство принимает для повышения качества бюджетного процесса.

Контроль за использованием средств, поступающих из бюджетных и внебюджетных источников, осуществляется ежеквартально на основе соответствующего государственного статистического наблюдения.

45

В состав стратегических целей водохозяйственного комплекса страны входят в первую очередь:

-обеспечение устойчивого социально-экономического роста страны, ее отдельных регионов, отраслей и направлений хозяйственной деятельности;

-повышение уровня здоровья и безопасности условий жизни населения;

-повышение водоресурсной и водоохранной безопасности;

-снижение возможного ущерба от природных и техногенных катастроф. Достижение этих целей должно быть сопряжено с реализацией следую-

щих общих направлений современной водохозяйственной и водоохранной политики:

-совершенствование и повышение эффективности системы государственного управления в соответствующих сферах деятельности;

-уточнение нормативно-правовой базы Российской Федерации в рассматриваемой области;

-повышение степени участия общественности в формировании и реализации водохозяйственной и водоохранной политики государства.

Исходя из обозначенных в соответствующих документах стратегических социально-экономических целей, конкретными отраслевыми целями водохозяйственного комплекса в обозримой перспективе будут:

-надежное обеспечение населения питьевой водой, соответствующей са- нитарно-гигиеническим требованиям, максимальное обеспечение населенных пунктов системами централизованного водоснабжения;

-сохранение водно-ресурсного потенциала в качестве важнейшего природного актива страны на перспективу, поэтапное улучшение состояния и восстановление водных объектов и их экосистем, улучшение качественного состояния воды в водных объектах, проведение экологических попусков (расходов) в реках;

-обеспечение объектов экономики водными ресурсами при последовательном осуществлении мер по рационализации водопользования; оптимальное

46

выполнение заявок водопользователей, использующих водные объекты без изъятия стока (гидроэнергетики, водного транспорта, рыбного хозяйства и др.), при регулировании стока;

- защита населения и объектов экономики, снижение ущербов от вредного воздействия вод: наводнений, подтопления земель, водной эрозии, а также обеспечение безопасности гидротехнических сооружений.

В свою очередь, достижение указанных отраслевых целей определяет необходимость решения конкретных задач развития водохозяйственного и водоохранного комплексов и мер по их реализации. Следует учитывать, что к задачам Российской Федерации в межгосударственном и международном плане относятся не только традиционные проблемы вододеления и охраны трансграничных водотоков и международных морей, но также тактика и стратегия действий в рамках обязательств Киотского протокола, в ситуации, связанной с возможным вступлением в ВТО.

Тактические задачи, стоящие в рамках закрепленного функционала перед Федеральным агентством водных ресурсов – ведущего государственного органа

вобласти управления водным хозяйством страны – сформулированы следующим образом:

1)сохранение водности рек и других водных объектов для удовлетворения потребностей населения и объектов экономики в водных ресурсах;

2)создание условий для повышения эффективности использования водных ресурсов и объектов;

3)обеспечение безопасности жизнедеятельности человека от наводнений и другого вредного воздействия вод природного и техногенного характера;

4)создание условий для эффективного осуществления органами государственной власти субъектов Российской Федерации переданных им полномочий

всфере водных отношений.

47

Если подходить к рассматриваемым задачам более детализированно, т.е. с общегосударственных межведомственных и межотраслевых позиций, то их комплекс целесообразно представить в виде следующих групп.

I группа задач – укрепление стабильной и эффективной системы государственного управления в области использования и охраны водных объектов, которая бы в минимальной степени подвергалась в дальнейшем реорганизации и была построена на основе:

-укрепления роли государства в водохозяйственном управлении и экономическом регулировании использования и охраны водных объектов, предоставления права пользования водными объектами и их водными ресурсами на законодательных нормах, строгого бюджетного регулирования и контролируемого перераспределения финансовых ресурсов;

-расширения масштабов и повышения эффективности водохозяйственных и водоохранных работ, выполняемых за счет бюджетных средств;

-обеспечения комплексного управления водными объектами по бассейновому принципу, с учетом конкретных интересов на местах, открытости принятия управленческих решений;

-совершенствования системы планирования развития водного хозяйства, включая разработку Схем комплексного использования и охраны водных объектов (СКИОВО), прогнозов развития водохозяйственного комплекса на крат- ко-, средне- и долгосрочную перспективу, целевых программ, предусматривающих решение важнейших водохозяйственных проблем на федеральном, бассейновом и территориальном уровнях, исходя из перспектив социальноэкономического развития и размещения производительных сил страны (регионов) и научно-обоснованных нормативов допустимых воздействий хозяйственной и иной деятельности на водные объекты;

-развития действенных экономических механизмов регулирования рационального использования и охраны водных объектов, функционирования и развития водохозяйственного комплекса;

48

-совершенствования водного и природоохранного законодательств, в том числе в сфере межрегиональных взаимоотношений, правовых основ управления водными ресурсами и водохозяйственным комплексом; внесения при необходимости уточнений в действующий Водный кодекс РФ;

-расширения и углубления фундаментальных и прикладных научных исследований по проблемам использования, воспроизводства и охраны водных ресурсов, восстановления и сохранения водных экологических систем, обеспечения исследований реальным финансированием, контроль за проведением НИОКР;

-формирования системы технического регулирования и разработка технических регламентов в сфере использования и охраны водных объектов и водных ресурсов, предотвращения и ликвидации последствий наводнений и другого вредного воздействия вод;

-совершенствования системы контроля и надзора, обеспечения надежной

икомплексной информацией о состоянии и использовании водного фонда и объектов водного хозяйства;

-всестороннего контроля объективности статистических данных о водопользовании с перекрестной проверкой по материалам, характеризующим экономическое развитие отраслей и регионов, а также с использованием результатов наблюдений Росгидромета;

-тесной увязки выдачи разрешительной документации на водопользование (заключение соответствующих договоров) с получением отчетных сведений о фактическом использовании воды и других видов водопользования;

-уточнения отраслевой (ведомственной) системы индикаторов, отчетных

иоценочных показателей, характеризующих ход и конечные результаты проводимых водохозяйственных и водоохранных работ без увеличения учетноотчетной нагрузки на водопользователей, контролирующие органы и водохозяйственные организации.

49

В целях укрепления управляемости водопользованием, а также для приведения в соответствие лимитов с фактическими объемами водопользования бассейновые водные управления Росводресурсов считают необходимым в течение года осуществлять корректировку установленных лимитов в зависимости от изменения природно-климатических условий. В плане организационных мер следует: ужесточить контроль со стороны первичного водопользователя (например, городского водопровода) за использованием водных ресурсов абонентами, снижением потерь воды в сетях и коммуникациях путем реконструкции и замены устаревшего оборудования; разработать индивидуальные текущие балансовые нормы водопотребления и водоотведения; организовать создание региональных баз данных для установления лимитов водопользования на основе водохозяйственных балансов по бассейнам рек.

Для реорганизации и укрепления работы по проведению водохозяйственной экспертизы бассейновые водные управления Росводресурсов считают целесообразным разработать проект нормативно-правового акта Правительства Российской Федерации о порядке проведения государственной экспертизы предпроектной и проектной документации на строительство и реконструкцию хозяйственных и других объектов, влияющих на состояние водных объектов; создать информационно-аналитическую базу данных экспертных оценок проведения водохозяйственной экспертизы; организовать повышение квалификации экспертов в сфере водохозяйственной экспертизы; обеспечить водные управления градостроительной документацией, регламентирующей воздействие хозяйственной и иной деятельности на водные объекты и территорию их водных бассейнов (генпланами, программами социально-экономического развития территорий, территориальными схемами охраны природы).

II группа задач – удовлетворение потребностей объектов экономики и нужд населения в водных ресурсах на основе их рационального использования и воспроизводства за счет:

50

-более широкого использования подземных вод для обеспечения населения питьевой водой и создания на их основе резервных источников водоснабжения поселений;

-ремонта, модернизации, реконструкции и строительства водохозяйственных систем, водохранилищ, гидротехнических сооружений и других водохозяйственных объектов, обеспечивающих сохранение и прирост водных ресурсов;

-повышения эффективности использования водных ресурсов для целей гидроэлектроэнергетики с учетом необходимости сбалансированного удовлетворения потребностей в водных ресурсах других отраслей экономики, в первую очередь, в маловодные периоды;

-ремонта, строительства, расширения, повышения технического уровня

инадежности функционирования систем водоснабжения и водоотведения поселений с обеспечением подачи жителям питьевой воды, отвечающей санитарногигиеническим требованиям;

-систематической расчистки и углубления русел рек и других водоемов для целей внутреннего водного транспорта, борьбы с заиливанием и зарастанием водных объектов;

-организации и обустройства зон санитарной охраны источников питьевого водоснабжения; строгого соблюдения установленных санитарных правил

инорм (СанПиН);

-совершенствования технологий и повышения технического уровня систем водоснабжения в промышленности, на транспорте, агропромышленном и жилищно-коммунальном хозяйстве в целях снижения удельного водопотребления и минимизации потерь воды.

Кроме того, для обеспечения прав населения на доступ к безопасной и качественной питьевой воде проводимая государственная политика в отношении реформы ЖКХ должна предусматривать:

51

-активизацию работы по улучшению ситуации в области водоснабжения

всельской местности;

-осуществление мероприятий по увеличению использования подземных вод для обеспечения потребностей населения в сельской местности;

-повсеместного перекрестного анализа платежеспособности населения и финансовой доступности для населения качественных услуг водоснабжения и водоотведения.

Для реализации этой группы задач важное значение приобретают объективные прогнозные оценки. Подготовка программы может предусматривать установление конкретных заданий по улучшению водного хозяйства, водопользования и водоснабжения, а также охраны и рационального использования водных ресурсов на десять и более лет. Более стабильной и долгосрочной должна быть тарифная политика.

III группа задач – улучшение качества вод водных объектов и состояния водных экосистем, укрепление экологической безопасности, повышение уровня рациональности водопотребления на предприятиях-водопользователях путем:

-повышения эффективности государственного контроля в области использования и охраны водных объектов, в первую очередь источников питьевого водоснабжения;

-осуществления мероприятий по выявлению ранее пробуренных скважин на воду в нераспределенном фонде недр и их ликвидация/передача в эксплуатацию в установленном порядке хозяйствующим организациям;

-разработки и внедрения инновационных технологий, связанных с повышением рациональности использования водных ресурсов;

-подготовки и внедрения технических регламентов, увязывающих выпуск продукции (оказание услуг) с удельными (допустимыми) объемами водоотведения;

52

-строительства систем и сооружений для сбора и очистки ливневого стока с территорий поселений и предприятий, снижения загрязнения водных объектов через поверхность земли и/или через атмосферный воздух;

-обустройства водоохранных зон и прибрежных защитных полос водных объектов, в первую очередь, источников питьевого водоснабжения, норма- тивно-правового урегулирования спорных вопросов по имеющимся в указанных зонах и полосах жилищ, строений и хозяйственных объектов, неукоснительного выполнения решений судебных органов;

-разработки нормативов допустимых антропогенных воздействий на водные объекты и нормативов качества вод с учетом природных особенностей водных объектов;

-перехода к принципу нормирования допустимых воздействий по показателям наилучших существующих доступных технических средств и технологий;

-уточнения законодательных требований к нарушителям водоохранных требований и к юридическим и физическим лицам, нарушающим нормы водохозяйственной безопасности.

IV группа задач – для предупреждения и предотвращения ущербов от наводнений, а также другого вредного воздействия вод необходимо:

-завершить установление собственников ГТС и ликвидацию или консервацию не имеющих собственника объектов, представляющих угрозу населению;

-создать современные бассейновые системы предупреждения наводнений и защиты от них, прежде всего, на реках Северного Кавказа и в Приморья;

-своевременно проводить берегоукрепительные работы, обеспечивать эти мероприятия адекватным и бесперебойным финансированием;

-организовать разработку бассейновых программ и планов действий по предупреждению негативных последствий наводнений на территории Российской Федерации, прежде всего, разработку мероприятий по повышению пропускной способности русел рек с наибольшей повторяемостью катастрофических паводковых явлений;

53

-определить очередность проектирования и строительства защитных гидротехнических сооружений с учетом значимости проектов для государственных нужд, включая оценку вероятного предотвращаемого ущерба от вредного воздействия вод в результате реализации намечаемых водохозяйственных мероприятий, социальных и экологических последствий реализации проектов;

-содействовать реорганизации системы гидрометеорологических наблюдений и совершенствованию методов оперативного прогнозирования наводнений, прежде всего, на реках, протекающих по территориям с большой плотностью населения.

V группа задач – обеспечение безопасности гидротехнических сооружений за счёт:

-повышения эффективности системы государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений;

-разработки и реализации специальных целевых программ по безопасности гидротехнических сооружений и водохозяйственных систем;

-безусловного выполнения собственниками гидротехнических сооружений установленных требований к безопасности этих сооружений с проведением их реконструкции, своевременного ремонта и надлежащей эксплуатации;

-мониторинга технической безопасности гидротехнических сооружений

иводохозяйственных систем;

-повышения уровня и качества ведения Российского регистра гидротехнических сооружений и создание системы комплексного информационного обеспечения по безопасности ГТС;

-обязательности страхования риска гражданской ответственности собственника ГТС за причинение вреда в результате аварии;

-резервирования финансовых ресурсов собственником ГТС на профилактические и ремонтно-восстановительные работы.

54

VI группа задач – развитие информационной системы и государственного мониторинга качества воды в водных объектах по следующим приоритетным направлениям:

-развитие нормативно-правовой базы управления информационными процессами, разработка отраслевых информационных стандартов;

-формирование государственных информационных ресурсов по информационному обеспечению государственного управления в области использования и охраны водных объектов, в том числе для госконтроля и надзора за использованием и охраной водных объектов;

-сбор, обработка и анализ информации, хранение ее в тематических автоматизированных информационных базах и банках данных, актуализация информации, передача информации по каналам телекоммуникационной связи;

-уточнение и актуализация действующей системы показателей, индикаторов и характеристик водопользования и охраны водных объектов;

-улучшение организации статистического наблюдения за использованием воды и другим аспектам водопользования, уточнение и упорядочение круга объектов наблюдения, улучшение контроля за достоверностью данных (в том числе с непосредственными проверками водопользователей), повышение уровня первичного учета и его инструментального обеспечения;

-создание взаимоувязанных информационно-аналитических систем государственного управления на федеральном, бассейновом, территориальном (уровне субъекта РФ) и локальном уровнях;

-организация и координация информационного взаимодействия с органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, различными министерствами и ведомствами и их структурными подразделениями;

-расширение и модернизация сети наблюдения за гидрологическим, гидрогеологическим, гидрохимическим и гидробиологическим режимами водных объектов с учётом перспектив развития и размещения производительных

55

сил, а также с учётом современных зарубежных новаций мониторинговой деятельности;

-развитие автоматизированных методов наблюдения за режимом водных объектов и качеством вод, созданных и работающих на постоянной основе (в непрерывном режиме получения и выдачи информации);

-формирование системы международных сопоставлений водопользования и охраны водных ресурсов, имеющих четко выраженное прикладное значение и направленных на совершенствование и развитие отечественного водного хозяйства.

Для представления объективной информации об использовании забранной воды и других видах водопользования, качестве природных вод, состоянии водохозяйственных систем необходимы: масштабные и продуманные мероприятия, а также финансовые ресурсы; организация мониторинга раннего обнаружения высокого и экстремально высокого загрязнения вод; оснащение лабораторий современным оборудованием и приборами; установка технических средств наблюдения на водохозяйственных системах и сооружениях; внедрение механизма обмена информацией с организациями, осуществляющими мониторинг загрязнения вод и контроль качества водных ресурсов.

VII группа задач – уточнение, корректировка и развитие экономических методов водопользования с учетом:

-общего стимулирования сокращения забора свежей воды и сброса загрязненных сточных вод в водоемы, внедрения высокоэффективных технологий и оборудования, способствующих экономии воды и повышению степени очистки стоков, без существенного снижения рентабельности основной деятельности;

-развития системы договорных платежей за водопользование, уточнения базовых тарифов (ставок) с дифференциацией по отраслям (видам деятельности), бассейнам морей (рек, озер) и регионам, стабильности этих тарифов;

56

-уточнения условий сохранения водного налога для части водопользователей и применительно к конкретным видам и формам водопользования (с устранением двойного налогообложения в виде договорных платежей на водопользование);

-упорядочения индексации водного налога, непосредственной привязке

кэтой индексации к динамике цен на соответствующие товары, услуги и работы; координации работы по оптимальному индексированию с тарифной политикой;

-развития системы увязки фактической величины платежей за негативное воздействие на водные объекты с более проработанными ставками платы по конкретным сбрасываемым веществам в зависимости от уровня их токсичности и экологических факторов, т.е. состояния водных объектов, куда осуществляется сброс;

-выработки предложений по нормативному правовому урегулированию компенсационных мероприятий, направленных на возмещение ущерба, причиненного водным биологическим ресурсам деятельностью хозяйствующих субъектов, связанной с изменением состояния и режима водных объектов;

-упорядочения использования налога на имущество, взимаемого с основных водохозяйственных фондов;

-установления более четких правил формирования (выделения) и расходования бюджетных средств на водохозяйственные и водоохранные мероприятия для всех уровней государственного управления.

VIII группа задач – развитие и расширение научно-технического и экономического сотрудничества с зарубежными странами и международными организациями в области использования и охраны трансграничных водных объектов, управления водохозяйственным комплексом, совершенствования водного законодательства, а также разработки международных технических регламентов, стандартов и рекомендаций в сфере водохозяйственной деятельности, должно предусматривать:

57

-гармонизацию нормативно-правовой базы, создание единых систем мониторинга на трансграничных водных объектах, привлечение на приемлемой основе инвестиций международных организаций для реализации этих программ;

-обеспечение выполнения обязательств Российской Федерации, вытекающих из международных конвенций и договоров при постоянном контроле за ходом выполнения аналогичных обязательств другими странами;

-сотрудничество с международными организациями по охране уникальных водных объектов на территории России (в первую очередь, оз. Байкал);

-подготовку мероприятий, касающихся водных ресурсов, в рамках Киотского протокола; оценку комплекса негативных и позитивных последствий для водохозяйственных систем, водного транспорта, связанных с возможным вступлением Российской Федерации в ВТО, разработку превентивных действий и опережающих мероприятий.

Намечаемые меры могут быть реализованы при наличии квалифицированных кадров, способных решать актуальные вопросы государственного управления в области изучения, использования, воспроизводства и охраны водных объектов на уровне современных требований. Это ставит задачу разработки и реализации мероприятий по совершенствованию системы подготовки и переподготовки специалистов водохозяйственного комплекса на базе профильных учебных заведений страны.

Втекущем плане одной из актуальнейших задач развития водохозяйственного комплекса России остается принятие дополнительных нормативноправовых актов, вытекающих из нового Водного кодекса Российской Федерации, общегосударственной социально-экономической политики, внешних интересов и обязательств страны. В первую очередь, требуется подготовить и принять Водную стратегию Российской Федерации на период до 2020 г. и другие документы аналогичной важности.

Совокупность перечисленных мер и конкретных действий должна привести к достижению стратегических целей и тактических задач в области водного хозяйства и охраны водных ресурсов Российской Федерации.

58

6. РЕГУЛИРОВАНИЕ СТОКА И ЕГО ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ

Регулирование речного стока

Водные объекты во всем их многообразии (реки, озера, моря) с древнейших времен оказывают большое влияние на развитие человеческого общества. В одних случаях, когда стихийность режима природных вод (наводнение, обмеление, пересыхание рек) наносила тяжелые разрушения или вызывала бедствия, это влияние было тормозящим, в других – водные объекты благоприятствовали развитию ирригации, торговых отношений.

Постепенно приспосабливаясь к существующим водным условиям, человечество стало активно воздействовать на режим природных вод применительно к своим потребностям. Технический уровень гидротехнических мероприятий в различные эпохи отражал развитие производительных сил. Освоение рек и озер, происходившее во многих случаях наряду со строительством каналов и других гидросооружений, издавна играло важную роль в жизни многих стран.

Первые попытки регулировать сток предпринимались еще нашими предками: строились различные запруды, пруды и водоемы для целей сельского хозяйства: водоснабжения, орошения, лесосплава, помола зерна, водопоя скота. Следы такого рода регулирования стока обнаружены археологами в районах ранних цивилизаций (Египет, Ближний Восток) и относятся к III-IV тысячеле-

стока не совпадает по времени с требованиями, предъявляемыми различными отраслями народного хозяйства. Каждая отрасль хозяйства имеет свои специфические особенности (технологию, цикличность) и лимитирующие периоды. Регулирование стока рек является основным техническим приемом, позволяющим не только использовать водные ресурсы или приспособить их к планируемой отдаче, но и бороться с наводнениями.

Регулирование речного стока – это искусственное перераспределение естественного, как правило, неравномерного по времени стока в соответствии с требованиями водопользования.

Регулирование стока осуществляется с помощью специальных искусственных водоемов (водохранилищ).

Водохранилище – это искусственный водоем, созданный для временного задержания стока воды с целью ее последующего использования.

Крупные водохранилища в России начали сооружать в XVIII в. Они действовали на металлургических, металлообрабатывающих и горно-рудных предприятиях с водно-силовыми установками и крупными искусственными водоемами.

Широкомасштабное строительство водохранилищ на новом качественном уровне развернулось после второй мировой войны, т.е. после 1945 г. Водохранилища стали создаваться не только для решения традиционных проблем развития энергетики, орошения земель, но и для водообеспечения крупных промышленных центров и регионов, улучшения экологического состояния природных объектов и районов, рекреационных потребностей населения (отдыха, спорта).

В мире уже эксплуатируется более 30 тыс. водохранилищ. Объем воды, аккумулированный в водохранилищах, почти в пять раз превышает ее запасы в руслах рек и составляет более 12% годового стока рек мира. Площадь же водной поверхности водохранилищ мира превышает площадь Черного моря. Самое крупное водохранилище в мире – Оуен-Фолс (Виктория) объемом 204,8 км3 и

60

площадью 76000 км2, которое расположено в Африке на стыке трех государств

–Танзании, Кении, Уганды.

ВРоссии более 2000 водохранилищ с суммарным полным объемом

801,4 км3, общей площадью 74,5 тыс. км2. Крупные водохранилища построены на реках Волге, Каме, Ангаре, Иртыше, Кубани, Енисее, Амуре и др. Наиболее крупные водохранилища России – Братское (169,3 км3, 5500 км2), которое является вторым в мире, Красноярское (73 км3, 2000 км2), УстьИлимское (59 км3, 1870 км2), Куйбышевское (58,0 км3, 6500 км2).

Самым крупным водохранилищем Западной Сибири является Новосибирское, площадь зеркала которого равна 1070 км2, полный объем – 8,85 км3.

Режим малых рек бассейна Верхней Оби характеризуется неравномерным распределением стока как в многолетнем, так и во внутригодовом периоде. В этих условиях наибольший эффект использования стока и надежности водообеспечения потребителей достигается при регулировании стока водохранилищами.

Внаучном и водохозяйственном обосновании гидротехнических мероприятий особое место занимают гидрология и довольно молодая отрасль науки

–теория регулирования и использования речного стока.

Вданном разделе изложены основы водохозяйственных расчетов и практических приемов регулирования речного стока.

Виды регулирования стока зависят от климатических условий, плотности населения, степени освоенности территории, экономических и экологических проблем региона и страны.

Классификация видов регулирования стока

В зависимости от задач, гидрологических особенностей водного источника и состава водопотребителей применяют различные виды регулирования стока, которые классифицируют по назначению, по продолжительности регулирования стока, степени использования стока. Регулирование стока по назначению

61

зависит от отрасли народного хозяйства, которую данное водохранилище обслуживает (энергетика, водоснабжение, орошение). По продолжительности

ниями потребителей. Вода накапливается в водохранилище в часы малого и расходуется из него в часы повышенного потребления. Цикл регулирования (наполнение и сработка) – сутки.

Наиболее широко суточное регулирование распространено в водоснабжении и гидроэнергетике; его применяют и в орошении.

Объем водохранилища при суточном регулировании определяют сопоставлением неравномерного суточного графика водопотребления со средним расходом водопотребления за сутки (см. рис. 2).

Когда расход водопотребления q больше расхода по суточному графику qi, водохранилище заполняется, а когда qi< q – срабатывается. Отношение максимального расхода потребления в течение суток qmax к среднесуточному q на-

Этот коэффициент показывает, во сколько раз можно увеличить число водопотребителей N при суточном регулировании.

Действительно, при отсутствии суточного регулирования количество потребителей следующее:

62

Рис. 2. Суточное регулирование стока:

а – график водопотребления; б – схема размещения водохранилища: 1 – водозаборное сооружение; 2 – насосная станция;

3 – магистральный канал; 4 – водохранилище; 5 – водоразводящая сеть

Кроме того, суточное регулирование позволяет уменьшать размеры, а следовательно, и стоимость водозаборного сооружения, насосной станции, водовода (канала или трубопровода), так как сооружения при наличии водохранилища рассчитывают не на максимальный, а на средний расход.

Водохранилища суточного регулирования обычно невелики: их полезный объем составляет 15-25% суточного стока реки.

Недельное регулирование заключается в перераспределении в течение недели относительно равномерного стока в соответствии с неравномерным потреблением воды. Перевод большинства предприятий на работу с двумя выходными днями в неделю значительно повысил возможность использования избыточного стока в нерабочие дни для повышения отдачи в рабочие (см. рис. 3).

63

Рис. 3. Недельное регулирование стока

Если суточное потребление воды в рабочие дни q1, а в нерабочие – q2, то при продолжительности недели п = 7 сут, в числе которых 2 дня нерабочих,

ка равен избытку стока в выходные дни, когда водопотребление понижено:

роэнергетике, а в период навигации – в судоходстве, когда возникает дополнительная потребность в воде на шлюзование судов.

64

Краткосрочное непериодическое регулирование стока – это такое ре-

гулирование, при котором вода из водохранилища подается в виде краткосрочных непериодических попусков для поддержания расходов или уровней воды на нижележащем участке водотока в соответствии с требованиями водопотребителей.

Необходимый объем воды в водохранилище накапливают в течение ряда суток, а сосредоточенный попуск осуществляют в продолжение нескольких часов. Этот вид регулирования применяют преимущественно для создания необходимых глубин при лесосплаве, судоходстве, а также в санитарных, сельскохозяйственных и других целях.

Сезонное (годичное) регулирование – это перераспределение стока на протяжении года путем накопления избытка воды в многоводные периоды и использования его в маловодные.

Во время половодий и паводков водохранилище наполняют, а в период межени срабатывают. Объем водохранилища сезонного регулирования определяют путем сопоставления расчетного стока и водопотребления.

Сезонное регулирование – наиболее распространенный вид регулирования стока. Применяется в энергетике, водоснабжении, орошении и других отраслях народного хозяйства. При этом виде регулирования стока увязываются недельные и суточные балансы.

Многолетнее регулирование стока заключается в его перераспределе-

нии в течение многолетнего периода. Многолетнее регулирование применяется для увязки годовых балансов.

Цикл регулирования (наполнение и сработка водохранилища) длится несколько лет. Дефицит в воде за маловодные n-летия покрывается из запасов воды, накопленной в водохранилище за многоводный период, предшествующий маловодью. Кроме того, водохранилище многолетнего регулирования выполняет также функции и сезонного регулирования стока. Это очень большие искусственные водоемы, вмещающие десятки и сотни кубических километров воды.

65

Многолетнее регулирование – наиболее полный и совершенный вид регулирования стока, отвечающий задачам комплексного использования водных ресурсов.

При системе нескольких водохранилищ на одном водотоке и его притоках регулирование стока подразделяют на каскадное и компенсирующее.

Каскадное регулирование стока имеет место, если водохранилища размещены последовательно в виде ступеней на одной реке.

Компенсирующее регулирование обеспечивает покрытие дефицита в воде путем попусков из водохранилища, расположенного на притоке выше водозабора.

Классификация водохранилищ

Регулирование стока осуществляется с помощью специальных искусственных водоемов – водохранилищ.

Водохранилище – искусственно созданный водоем, как правило, с естественными ложем и берегами для накопления и последующего использования запасов воды в целях регулирования стока. Наибольшее распространение получили водохранилища, образованные плотинами, перегораживающими долины рек.

По назначению водохранилища подразделяют на запасные, задерживающие (противопаводочные) и комплексные.

Водохранилища, наполняемые стоком в многоводные периоды для его использования в маловодные периоды, называются запасными.

Основная задача запасных водохранилищ состоит в повышении расходов воды в маловодные периоды за счет использования запасов воды, созданных путем временного задержания избытков стока в многоводные сезоны или годы. Это наиболее распространенный тип водохранилищ. Они обслуживают энергетику, коммунальное и промышленное водоснабжение, речной транспорт сельское, рыбное и другие отрасли народного хозяйства.

66

Задерживающие (противопаводочные) водохранилища предназначены в основном для борьбы с наводнениями и селевыми потоками. За счет временного задержания части стока в периоды многоводья (паводка или половодья) снижаются максимальные расходы воды, поступающие в нижний бьеф водохранилища, и предотвращается опасность наводнения.

Комплексное регулирование стока – это совмещение функций запасного и задерживающего одним водохранилищем.

В зависимости от рельефа местности водохранилища подразделяют на равнинные, предгорные, горные, озерные.

Водохранилища равнин характеризуются следующими признаками: большой площадью водной поверхности и протяженностью, небольшой максимальной (15-25 м) и средней (обычно 5-9 м) глубинами, небольшой сработкой (в пределах 2-7 м), интенсивными процессами переработки берегов, сложенных большей частью рыхлыми размываемыми породами.

Эти водохранилища, как правило, имеют большую вместимость и используются комплексно. К этому типу водохранилищ можно отнести волжские, днепровские, часть сибирских и некоторые другие.

Водохранилища предгорных и плоскогорных областей характеризуют-

ся большой максимальной (до 70-100 м и более) и средней (до 30-35 м) глубинами, значительной сработкой (до 10-20 м), сравнительно небольшой интенсивностью переработки берегов, незначительным затоплением и подтоплением территории.

Для горных водохранилищ характерны большие глубины (нередко более 100 м) и сработка (до 50-100 м и более). Затопляемая площадь, подтопление, переработка берегов, фильтрация из водохранилища незначительны. К этому типу относятся большинство водохранилищ Восточной Сибири и Дальнего Востока, некоторые водохранилища Урала, Кавказа и Средней Азии.

Озерные водохранилища создают путем сооружения плотины на реке, вытекающей из озера, и подпор, вызванный плотиной, распространяется на

67

озеро. Преимущество этих водохранилищ заключается в том, что при незначительном подпоре и небольшой площади затопления земель в них можно аккумулировать большие объемы воды.

К водохранилищам озерного типа относят Иркутское, Бухтарминское, Верхнесвирское в России, Оуэн-Фоле в экваториальной Африке.

Водохранилища классифицируют также по площади водной поверхности и объему (табл. 1).

Таблица 1. Классификация водохранилищ по размерам

Искусственные водоемы небольших размеров (не более 1 млн м3) и площадью водной поверхности менее 1 км2 называют прудом.

Характеристики водохранилища

К основным характеристикам водохранилища относят зависимость площади водной поверхности Ω и объема воды V в водохранилище от уровня Н. Кривую Ω = Ω(Н) называют кривой площадей водной поверхности водохранилища; кривую V = V(H) – кривой объемов. Эти кривые наносят на один график и называют батиграфическими кривыми.

Исходным материалом для построения кривой площадей водохранилища служат крупномасштабные топографические карты. Площади водной поверхности водохранилища Ω, соответствующие различным уровням воды H, считая поверхность воды горизонтальной, определяют путем планиметрирования площадей, заключенных между отдельными горизонталями и створом

плотины, замыкающим горизонтали у берегов.

68

Кривую Ω = Ω(H) строят в прямоугольных координатах: на оси ординат откладывают уровни H, на оси абсцисс – площадь Ω. Кривая Ω = Ω(H) чаще всего имеет сложный неправильный вид.

Объем воды в водохранилище определяют путем последовательного суммирования частичных объемов ∆V, заключенных между смежными гори-

ный между смежными уровнями, можно рассчитать по упрощенной формуле:

где Ωi и Ωi+1 – площади водной поверхности, соответствующие уровням воды Нi и Hi+1, км2;

∆Hi,i+1 = Hi+1– Hi – приращение уровня, м.

Объем первого придонного слоя воды определяют по формуле усеченно-

хранилище при одном и том же уровне Hi, соответственно км2 и м3;

ΩLi. – площадь литорали (мелководья), соответствующая уровню Hi, км2. Площадь литорали, т.е. площадь водной поверхности прибрежной части водохранилища с глубинами h ≤ 2 м, определяют, пользуясь кривой Ω = Ω(H), как разность площадей водной поверхности водохранилища при уровне воды Hi

и уровне на 2 м ниже:

Кривые зависимости hср = hср(H) и LΩ = LΩ(Н) обычно совмещают на одном графике с батиграфическими характеристиками водохранилища.

Основныесоставляющиеобъема инормативныеуровниводохранилищ

Размеры водохранилища устанавливают на основе водохозяйственного расчета и определяются нормативными уровнями и объемами.

Различают три нормативных уровня: УМО – уровень мертвого объема, НПУ – нормальный подпорный уровень и ФПУ – форсированный подпорный уровень (см. рис. 4).

Уровень поверхности воды, ограничивающий постоянную часть полного объема водохранилища, которая в нормальных условиях эксплуатации не срабатывается и в регулировании стока не участвует, называют уровнем мертвого объема (УМО). Это минимальный уровень водохранилища, до которого возможна его сработка в условиях нормальной эксплуатации.

УМО представляет один из важных параметров регулирования, и правильный выбор его отметки имеет большое значение.

Нормальный подпорный уровень (НПУ) – наивысший проектный уро-

вень наполнения водохранилища, который может поддерживаться в нормальных условиях эксплуатации гидротехнических сооружений. Выбор отметки НПУ – наиболее ответственная задача проектирования. От правильного на-

70

значения отметки НПУ рассчитывают пропускную способность, размеры и прочность гидротехнических сооружений, обеспечивающих работу водохранилища и инженерную защиту объектов, расположенных на его берегах; устанавливают ущерб, наносимый народному хозяйству затоплением, подтоплением и переработкой берегов; оценивают экономические показатели регулирования стока. Окончательно НПУ принимают в результате техникоэкономического сопоставления различных вариантов.

Подпорный уровень выше нормального, временно допускаемый в верхнем бьефе в чрезвычайных условиях эксплуатации гидротехнических со-

оружений, называют форсированным подпорным уровнем (ФПУ). Отметка ФПУ зависит от максимальных расходов воды расчетной обеспеченности, гидрографа половодья (паводка), размеров и типа сбросных сооружений.

Рис. 4. План и схематический продольный профиль водохранилища

Полезный объем водохранилища (Vплз) – основной объем водохрани-

лища, предназначенный и используемый для регулирования стока. Предельными уровнями водохранилища, ограничивающими полезный объем, являются НПУ и УМО.

71

Главная задача водохозяйственного расчета водохранилища – определение полезного объема (Vплз) и выбор отметки НПУ. Полезный объем водохранилища зависит от назначения водохранилища, вида регулирования стока (суточное, сезонное, многолетнее) и находится путем сопоставления расчетного стока и суммарного водопотребления. Полезный объем имеет определяющее

регулировании стока не участвует. Мертвый объем (Vмо) и соответствующий ему УМО определяют расчетами с учетом ряда условий и соображений (величины заиления, санитарно-технических требований, назначения водохранилища).

Окончательно отметка УМО водохранилища назначается с учетом требований всех водопользователей и водопотребителей.

Полный объем водохранилища соответствует отметке НПУ и равен сум-

оружений. Обычно превышение НПУ при форсировке составляет 20-70 см, а на небольших реках – до 2 м. Значение и продолжительность форсировки уровня воды в водохранилище должны быть экономически обоснованы.

72

Общая методика расчета водохранилищ

Совокупность расчетов по установлению основных параметров водохранилища и режима его работы называют водохозяйственным расчетом.

В состав водохозяйственного расчета входят:

- гидрологические расчеты основных гидрологических характеристик водотока, на котором создается водохранилище;

- установление объемов и режима водопотребления из водохранилища, а также потерь воды, вызванных его сооружением;

-назначение нормативных подпорных уровней и объема водохранилища;

-оценка экономической эффективности и народно-хозяйственного значения регулирования стока;

-правила эксплуатации водохранилища, обеспечивающие рациональное использование и охрану водных ресурсов.

Независимо от вида регулирования стока водохранилища его параметры рассчитывают методом водохозяйственного баланса. Сущность расчетов заключается в сопоставлении и уравновешивании по интервалам времени приходной и расходной частей за период регулирования. Период перехода от дефицита стока к избытку принимают за начало расчетов. Этот период характе-

ризуется полным опорожнением водохранилища, т.е. объем водохранилища равен мертвому объему.

В качестве критерия надежности снабжения потребителя водой в гидротехнической практике используют расчетную обеспеченность отдачи.

Гидрологические расчеты являются основой водохозяйственных расчетов. Распределение стока в течение расчетного водохозяйственного года устанавливают известными в гидрологии методами. При наличии длительного календарного ряда наблюдений (не менее 15 лет) применяют методы реального года или компоновки. Допускается вести расчет и по характерным по водности годам. При отсутствии и недостаточности (менее 15 лет) гидрометрических наблюдений внутригодовое распределение стока в расчетном водохозяйственном

73

году определяют по методу гидрологической аналогии или по районным схемам и региональным зависимостям.

При гидрологических расчетах в качестве исходной информации используют материалы опорной гидрологической сети, систематизированные в Государственном водном кадастре. В случае необходимости проводят дополнительные специальные наблюдения, изыскания и исследования. Расходы, объемы и режимы водопользования и водопотребления определяют на основе данных о проектном составе водопользователей и водопотребителей и расчетных удельных нормах водопотребления (на единицу продукции, на орошение 1 га земли, на человека).

Объемы и расходы водопользования и водопотребления, отнесенные к створу водохранилища, называют полезной, или плановой, отдачей.

Потери воды, вызванные устройством водохранилища, суммируют с плановой (полезной) отдачей. Отдача с учетом потерь воды составляет полную отдачу водохранилища. Другие исходные материалы, необходимые для водохозяйственного расчета водохранилища, получают на основе топографических, гидрогеологических, экологических и других изысканий и исследований.

Основные параметры водохранилища, определяющие его размеры, должны быть экономически и технически обоснованы и соответствовать следующим условиям водного хозяйства и гидротехническим требованиям:

1.Установленное водопотребление должно полностью удовлетворяться с заданной обеспеченностью.

2.Объем водохранилища не должен быть чрезмерном большим, не более двух объемов годового стока (так как длительное заполнение водохранилища приводит к его нерентабельности).

3.Средняя глубина водохранилища в теплых районах при НПУ должна быть не менее 4-5 м (иначе – большие потери на испарение).

Расчетная обеспеченность отдачи. Основные параметры водохранили-

ща и режим его работы устанавливают путем сопоставления и анализа расчет-

74

ного стока и планового потребления. В качестве критерия надежности снабжения потребителя водой в гидротехнической практике используют расчетную обеспеченность отдачи. Расчетная обеспеченность отдачи – это очень важный критерий, который определяет не только объем водохранилища и отдачу, но и размеры капитальных вложений в строительство водохранилища и гидроузла в целом, общую экономическую эффективность регулирования стока.

При расчете надежности снабжения потребителей водой пределом расчетной обеспеченности служат расходы воды 75-97%-ной обеспеченности.

Нормативные значения расчетной обеспеченности отдачи устанавливают на основании опыта, накопленного практикой проектирования. Все водопотребители по степени бесперебойности в подаче воды делят на три группы:

-не допускающие перерыва или уменьшения подачи воды;

-не допускающие перерыва, но разрешающие кратковременное снижение подачи воды (определяемое технологией производства);

-допускающие кратковременный перерыв или уменьшение подачи воды. К первой группе относят объекты специального назначения, крупные

промышленные центры и отдельные предприятия, системы коммунального водоснабжения; расчетную обеспеченность для этой группы принимают 95-97% и более (до 99%).

Во вторую группу входит большинство промышленных предприятий; расчетная обеспеченность в этом случае составляет 95%.

В третью группу включают оросительные системы, гидроэлектростанции, водный транспорт, рыбное хозяйство и другие объекты. Расчетная обеспеченность для этой группы находится в следующих пределах (%): для ГЭС-90, для орошения – 85, для водного транспорта – 80-90, для рыбного хозяйства – 75-85.

Расчетную обеспеченность отдачи (р%) обычно назначают в нормативном порядке применительно к виду потребителя воды и степени допустимости перебоев в ее подаче. Потребление за год при сезонном регулировании стока не должно превосходить объем стока расчетного водохозяйственного года.

75

Основные методы расчетов регулирования стока. Расчет регулирова-

ния стока заключается в определении объемов водохранилища и соответствующих им уровней воды.

Методы расчета регулирования стока можно разделить на две группы:

расчеты по календарным стоковым рядам (балансовые расчеты) и обобщен-

ные методы, основанные на использовании математической статистики и теории вероятностей.

Балансовые методы расчета водохранилища выполняют по данным многолетних гидрологических наблюдений.

Расчет непосредственно по стоку истекшего периода (по календарным рядам) отличается наглядностью и удобством применения к любому виду регулирования стока. Его основные недостатки – невозможность использования при отсутствии продолжительных наблюдений за стоком реки и неопределенность в оценке обеспеченности отдачи из водохранилища.

Обобщенные методы основаны на использовании методов математической статистики и теории вероятности. Эти методы позволяют выявить множество возможных сочетаний характеристик стока, полнее использовать информацию, содержащуюся в исходном ряду. К числу недостатков обобщенных методов можно отнести ненаглядность, а также абстрактность водохозяйственных расчетов, при которой за сложными математическими построениями затушевывается роль генетических факторов в формировании закономерностей стока.

В связи с этим при водохозяйственном проектировании целесообразно сочетать элементы обоих методов расчета. Взаимно дополняя друг друга, они позволяют с достаточной полнотой и достоверностью установить необходимые расчетные параметры и проектный режим работы водохранилища.

Определение мертвого объема водохранилища. Мертвый объем (Vмо)

– это постоянная часть полного объема водохранилища, которая в нормальных условиях эксплуатации не срабатывается и в регулировании стока не участвует.

76

Мертвый объем (Vмо) и соответствующий ему УМО определяют расчетами с учетом ряда условий и соображений.

На реках, транспортирующих большое количество наносов, мертвый объем необходим для аккумуляции твердого стока, чтобы предотвратить уменьшение полезного объема в течение расчетного срока службы водохранилища, продолжительность которого принимают в зависимости от назначения водохранилища от 25 до 50 лет.

На водохранилищах, используемых для коммунально-бытового водоснабжения и рыбного хозяйства, главными факторами, определяющими значение и отметку УМО, являются санитарно-технические требования и условия обеспечения необходимого качества воды.

Во избежание прогрева воды, зарастания водохранилищ и ухудшения гидрохимического и гидробиологического режимов в них в летнее время средняя глубина при УМО должна быть не менее 2,0-2,5 м (в прудах – 1,5-2,0 м), а площадь мелководья с глубинами менее 2 м – не более 30% площади водохранилища, т.е. критерий литорали должен быть Lω ≤ 0,3.

При транспортном использовании водохранилища УМО определяют как минимальный навигационный уровень, обеспечивающий необходимые глубины для судоходства.

На ГЭС УМО назначают из условия, чтобы снижение напора на гидроагрегатах при сработке водохранилища до УМО составляло не более 20-30%.

В водохранилищах для коммунального и промышленного водоснабжения, орошения, ТЭС, АЭС и при минимальном уровне воды, соответствующем УМО, должны быть обеспечены условия для нормальной бесперебойной работы водозаборных сооружений. В частности при использовании водохранилища для самотечного орошения УМО назначают из условия командования, т.е. чтобы было обеспечено поступление воды в каналы оросительной системы.

Рыбное хозяйство при назначении УМО предъявляет свои требования: обеспечение рыбе достаточного пространства, площади, корма и воздуха, недо-

77

пущение закупорки зимовальных ям льдом при зимней сработке водохранилища. Окончательно отметка УМО водохранилища назначается с учетом требо-

ваний всех водопользователей и водопотребителей.

Заиление водохранилищ

Процесс заполнения водохранилища наносами называют заилением. Отложения, сформировавшиеся в водохранилище в процессе его заиления, образуют так называемое тело заиления.

Процессы осаждения наносов и формирования тела заиления зависят от целого ряда факторов:

1)размеров и конфигурации водохранилища;

2)устойчивости его берегов;

3)режима стока и гранулометрического состава транспортируемых рекой наносов;

4)режима сработки и наполнения водохранилища.

Всреднем в водохранилищах задерживается около 90-95% донных и взвешенных наносов.

С течением времени мертвый объем водохранилища может быть полностью заилен. Откладываясь выше уровня мертвого объема, наносы уменьшают полезный объем, и тем самым нарушается нормальная работа водохранилища.

Водохранилище, потерявшее вследствие заиления 70-80% полезного объема, уже не может нормально выполнять свои функции.

Расчет срока и объема заиления

Продолжительность полного заиления водохранилища до отметки НПУ называют сроком заиления. В качестве основной характеристики срока заиле-

где Vнпу – объем водохранилища при НПУ, м3;

G – среднемноголетний объем наносов, отложившихся в водохранилище за год, м3.

Показатель условной заиляемости характеризует продолжительность заиления водохранилища до отметки НПУ при условии полного осаждения поступающих в водоем наносов.

В тех случаях, когда показатель условной заиляемости (ty) оказывается менее 200 лет для крупных водохранилищ и менее 50 лет для прудов, выполняют хронологический расчет заиления. Считается, что интенсивность заиления водохранилища затухает во времени по мере уменьшения его емкости.

При расчетах заиления водохранилищ употребляется также термин срок службы водохранилища, предложенный М.В. Потаповым. Под сроком службы водохранилища понимают время, в течение которого наносами заполняется мертвый объем:

Переформирование берегов водохранилища. Заполнение мертвого объема водохранилища наносами может происходить и в результате переформирования берегов водохранилища.

Процессы размыва и обрушения берегов водохранилищ, продолжающиеся до образования устойчивой береговой отмели, называют переработкой берега, или переформированием. В результате переработки крутые берега водохранилища отступают, образуются отмели, значительная часть продуктов размыва выносится в глубоководную часть водохранилища. При проектировании водохранилищ необходимо учитывать возможность и размеры переработки берегов, объемы заиления продуктами размыва, последствия этих процессов для эксплуатации водохранилищ и хозяйственного освоения прибрежной территории.

79

Переформирование берегов – процесс достаточно длительный, сложный и непрерывно затухающий. На его интенсивность влияют ветровое волнение, изменение уровня воды при сработке и наполнении водохранилища, состав грунтов и гидрогеологические условия прибрежной зоны, режим движения влекомых наносов. С течением времени формируется устойчивый профиль береговой отмели, достаточно пологий и широкий, защищающий берег от дальнейшего размыва.

На Гилевском водохранилище (р. Алей) отмечается переработка берегов на 20-30 м. Интенсивность накопления илистых наносов на дне водохранилища – 3-5 см/год.

Переформирование берегов идет в направлении спрямления береговой линии с правой и углубления ее в прилегающую местность с левой стороны водохранилища.

Метод, позволяющий прогнозировать наиболее вероятные береговые переформирования, предложен Н.Е. Кондратьевым (рис. 5). Метод имеет гидродинамическое обоснование, расчет заключается в определении глубины, на которую распространяется действие волнения, и установлении очертания береговой отмели.

Рис. 5. Схема переформирования берега водохранилища:

1 – первоначальный профиль береговой линии; 2 – прогнозируемый профиль береговой линии

80

За расчетную высоту волны принимают ее наибольшую высоту, которая может наблюдаться в открытой части водохранилища в непосредственной близости от рассматриваемого участка берега.

Мероприятия по уменьшению заиления водохранилищ

Для предотвращения и уменьшения заиления водохранилищ планируют

иосуществляют ряд специальных мероприятий. К числу наиболее радикальных относятся следующие:

-организация рационального природопользования (применение почвозащитных севооборотов, залужение и террасирование крутых склонов, облесение

изакрепление оврагов, балок, берегов водохранилища и другие агротехнические, культуртехнические и лесомелиоративные мероприятия);

-сооружение в верховьях рек перед регулирующим водохранилищем одного или нескольких специальных водоемов для борьбы с наносами и снижения размывающей способности потока;

-устройство внерусловых наливных водохранилищ, наполняемых и срабатываемых через обводные каналы; при этом часть паводочного и половодного стока, транспортирующего большое количество наносов, пропускается транзитом, минуя водохранилище;

-проектирование и строительство плотин и гидроузлов, позволяющих периодически промывать водохранилища путем пропуска больших расходов

81

паводочных или половодных вод через донные отверстия при максимально опорожненном водохранилище;

- удаление отложившихся наносов с помощью плавучих земснарядов (землесосов, землечерпалок) и других механизмов.

Потери воды из водохранилищ

При создании водохранилища вследствие затопления и подтопления части территории возникают дополнительные потери воды, основные из которых – потери на испарение и фильтрацию.

Учет потерь воды – важная часть водохозяйственного расчета водохранилища, необходимая для правильного определения объема и составления баланса водных ресурсов при регулировании стока.

Потери воды на фильтрацию. Подпор, создаваемый плотиной водохранилища, затопление и подтопление значительной территории приводят к увеличению потерь воды на фильтрацию. Последние состоят из фильтрации через дно и берега водохранилища, а также через тело, основание и в обход плотины.

Потери на фильтрацию через тело, основание и в обход плотины относительно невелики. Их удается свести к минимуму с помощью различных противофильтрационных устройств (понуров, экранов, диафрагм), применяющихся при гидротехническом строительстве.

Потери стока на фильтрацию через дно и берега водохранилища идут в основном на пополнение запасов грунтовых вод и зависят от напора и гидрогеологических условий (пород, слагающих долину реки, их водопроницаемости, характера залегания, положения уровня и режима грунтовых вод).

Наиболее значительная фильтрация из водохранилища наблюдается в первые годы его работы. Это объясняется тем, что в период наполнения и начальной эксплуатации водохранилища идет насыщение водой грунта, образующего его чашу, пополнение запасов подземных вод. С течением времени

82

уровень и режим грунтовых вод стабилизируются и фильтрация уменьшается (в 2-3 раза и более). Период стабилизации наступает через 4-5 лет, а на крупных водохранилищах может составлять от 7 до 15 лет и более.

При предварительных расчетах все виды фильтрационных потерь из водохранилища оценивают по приближенным нормативам в виде слоя воды с водной поверхности водоема или в процентах от среднего объема воды за расчетное время в зависимости от гидрогеологических условий (табл. 2).

При одних и тех же гидрогеологических условиях фильтрация зависит от уровня воды в водохранилище и площади его ложа. Очевидно, что чем больше эти характеристики, тем больше будут потери на фильтрацию.

Таблица 2. Норма потерь на фильтрацию из водохранилищ (по Я.Ф. Плешкову)

Хорошие гидрогеологические условия соответствуют случаю, когда ложе водохранилища сложено водонепроницаемыми породами, а уровень грунтовых вод на участке залегания выше отметок подпорных уровней.

Средние гидрогеологические условия характеризуются маловодопроницаемыми грунтами ложа водохранилища, грунтовые воды находятся выше УМО.

При плохих гидрогеологических условиях чаша водохранилища сложена водопроницаемыми неводоносными породами и имеется отток из водоема на питание грунтовых вод.

Потери воды на испарение. После сооружения водохранилища образуется дополнительная площадь, покрытая водой, следовательно, происходят дополнительные потери воды на испарение, так как испарение с поверхности воды значительно выше, чем с поверхности суши.

83

Чем больше площадь зеркала водохранилища, тем выше потери воды на испарение.

Для предварительных расчетов потерь воды на испарение используется зависимость слоя испарения от площади водной поверхности водохранилища в определенный период времени:

где Zд – слой дополнительного испарения с площади затопления, мм/мес.; Ωз – площадь зеркала водохранилища, км2, определяют по батиграфиче-

ским кривым водохранилища.

Дополнительное испарение в различных природных зонах неодинаково. Для северных районов оно мало, и его можно рассчитывать приближенно. Для сухой зоны потери на испарение могут быть значительными, и если их не учитывать, то существенно снижается водоотдача водохранилища.

При водохозяйственных расчетах водохранилищ на стадии проектирования обычно строят графики суммарных потерь воды, которые используют так-

ке и реализации рациональных мер по уменьшению потерь воды.

Потери на дополнительное испарение можно уменьшить путем посадок по периметру водохранилища лесов, защитных лесополос, сооружения водохранилищ в глубоких выемках, котловинах с крутыми берегами.

Эти мероприятия позволяют снизить скорость ветра и длину разгона воздушного потока и, как результат, уменьшить значение и интенсивность испарения.

Большое количество воды теряется в жаркие периоды года с площади прогреваемых мелководий. Снизить эти потери можно путем обвалования мелководных зон. К мерам по уменьшению потерь на испарение относятся также сработка в летний период поверхностных более теплых слоев воды, увеличение проточности водоема, ликвидация зарослей водной растительности.

84

Для уменьшения потерь воды на фильтрацию ложе водохранилища покрывают различными водонепроницаемыми одеждами (глинобетоном, битумом, жидким стеклом, полиэтиленовыми пленками), создают слабоводопроницаемые слои грунта пропитыванием растворами дубильных веществ, уплотнением, кольматацией. Трещины или карстовые пустоты в породах, образующих чашу водохранилища, заполняют различными инъекционными растворами (цементобентонитовыми, маслобентонитовыми, глиноцементными). Устранение фильтрации в обход подпорных сооружений и под их основание достигается устройством шпунтовых стенок, цементационных завес, диафрагм.

Расчет гидрологических характеристик является одной из основных составляющих водохозяйственного расчета водохранилища.

Общие сведения о гидрологических расчетах

Главная задача инженерной гидрологии – определение гидрологических характеристик, количественно описывающих гидрологический режим рек.

Гидрологические характеристики, которые используют при проектировании водохозяйственных объектов различного назначения (речных гидротехнических сооружений, гидромелиоративных систем, систем водоснабжения) и обеспечении их надежной эксплуатации, называют расчетными. К числу основных гидрологических характеристик, количественно отражающих гидрологический режим реки и являющихся расчетными при строительном проектировании, относятся норма стока, максимальные и минимальные расходы, внутригодовое распределение стока, гидрографы половодий и паводков, расходы и сток наносов.

При гидрологических исследованиях и расчетах речного стока применяют следующие методы:

- генетические, основу которых составляет изучение зависимостей между стоком и факторами, определяющими его формирование, качественные и количественные характеристики;

85

- статистические, рассматривающие гидрологические процессы как случайные (стохастические) и опирающиеся на математическую статистику и теорию вероятностей.

Процессы формирования стока исключительно сложны и являются результатом действия большого числа факторов (климатических, ландшафтных, почвенно-гидрогеологических), которые, в свою очередь, подвержены колебаниям случайного характера. В связи с этим в инженерной гидрологии, особенно при расчетах стока, применяют статистические методы, позволяющие получать количественные характеристики стока путем статистической обработки гидрометрических и других материалов наблюдений за стоком и влияющими на него факторами. Генетические методы в основном используют при изучении гидрологических процессов, выявлении и анализе причинно-следственных связей между стоком и стокообразующими факторами, а также при физическом и математическом моделировании процессов формирования стока.

Основной источник сведений о стоке – непосредственные наблюдения за гидрологическим режимом водных объектов, элементами водного баланса, другими стокоформирующими факторами, которые систематически осуществляются на государственной сети гидрологических и региональных воднобалансовых станций и постов и в обобщенном виде публикуются в материалах Государственного водного кадастра. Кроме того, при изучении водных объектов проводят экспедиционные исследования, когда необходимо в сравнительно короткие сроки получить нужные материалы о гидрологических характеристиках и особенностях водного режима, а также лабораторные и полевые эксперименты, позволяющие более глубоко раскрыть физическую сущность и взаимосвязь гидрологических явлений и процессов.

В зависимости от полноты исходной информации в практике гидрологических расчетов могут встречаться следующие случаи:

- при наличии данных гидрометрических наблюдений расчеты выполняются непосредственно с их использованием;

86

-при недостаточности данных гидрометрических наблюдений – приведением их к многолетнему периоду по данным рек-аналогов с более длительными рядами наблюдений;

-при отсутствии данных гидрометрических наблюдений – по формулам с применением данных о реках-аналогах и картам, основанным на совокупности наблюдений всей сети гидрометрических станций и постов изучаемого района.

Методы определения расчетных гидрологических характеристик в каждом из указанных случаев регламентированы СНиП 2.01.14-83 и СП 33-101- 2003, и все гидрологические расчеты при проектировании речных гидротехнических сооружений, железных и автомобильных дорог, сооружений гидромелиоративных систем, систем водоснабжения и других должны осуществляться в строгом соответствии с этим нормативным документом.

Норма стока и ее определение

Количество воды, стекающей с данного бассейна за год, называют годовым стоком. Годовой сток в каком-либо створе реки непостоянен во времени. Он непрерывно колеблется в зависимости от климатических (осадки, испарение) и физико-географических (рельеф, площадь и форма бассейна, его почвенный и растительный покров, озерность, залесенность) факторов. Длительными наблюдениями установлено, что колебания годового стока носят циклический характер, выражающийся в последовательной смене много- и маловодных лет.

Среднеарифметическое значение годового стока за многолетний период такой продолжительности, при увеличении которой полученное среднее значение существенно не меняется, называют нормой стока (Q0).

Норма стока – очень важная гидрологическая характеристика, которую приходится определять при проектировании гидротехнических сооружений, гидромелиоративных систем и других водохозяйственных объектов.

Расчет нормы стока при наличии данных гидрометрических наблю-

дений. Как уже говорилось выше, норма стока – это среднеарифметическое

87

значение годового стока за многолетний период. Таким образом, чем длиннее

п – число лет наблюдений.

Норма стока характеризует положение центра, вокруг которого колеблются отдельные значения ряда наблюдений.

Расчет нормы стока при недостаточном ряде гидрометрических наблюдений

1. Метод корреляции применяется для сооружений 1-го и 2-го классов капитальности.

Для применения метода необходимо иметь параллельные наблюдения в изучаемом и аналогичном бассейнах не менее чем 10-15 лет.

Норму стока находят по уравнению регрессии:

(23)

где Q0 – норма стока;

Qn – величина среднего стока за короткий период наблюдения 10-15 лет; rn – коэффициент корреляции (должен быть не более 0,8);

а – индекс, означающий, что данная характеристика принадлежит аналогу; δQ – среднеквадратичное отклонение среднегодовых расходов воды от

нормы стока.

(24)

Коэффициент корреляции определяется по формуле:

(25)

88

где ∆Мn = Мn,i – Мn,ср ; ∆Ма = Мa,i– Мa,ср;

М =(Q0 / F) 103 , л/с км2 – модуль стока показывает, сколько воды стекает с 1 км2 площади водосбора в 1 с.

Норму стока в изучаемом бассейне с коротким рядом наблюдений (не менее 6 лет) можно определить по графику связи бассейна-аналога, имеющего длительный ряд наблюдений, путем графического приведения стока к многолетнему периоду.

На координатную сетку наносят величины годового стока за период параллельных наблюдений в изучаемом и аналогичном бассейнах. По этим точкам проводят линию связи.

Метод аналитического приведения стока к многолетнему применяет-

ся при сроке наблюдения менее пяти лет.

Исходят из предположения, что линия связи двух бассейнов проходит через начало координат, а соотношение стока за различные периоды – постоянно.

где Qср и Qср,а – средние значения годового стока за одновременно короткий период наблюдений;

Q0и Q0,а – норма стока в изучаемом бассейне и бассейне аналоге.

При отсутствии наблюдений норму стока определяют по картам изолиний среднемноголетнего стока методом интерполяции между опорными пунктами.

Основные гидрологические характеристики речного стока. Получен-

ную норму в виде среднего многолетнего расхода воды требуется выразить через другие характеристики стока: модуль, слой, объем и коэффициент стока.

Объем стока (W) – объемное количество воды, проходящее через поперечное сечение реки в данном створе за определенный промежуток времени (год, месяц, сутки и т.д.), м3; млн м3; км3:

89

Модуль стока (М) – объемное количество воды, проходящее через поперечное сечение реки за 1 с, отнесенное к единице площади водосбора, л/км2.

Слой стока (h) – объем стока за определенный промежуток времени, отнесенный к единице площади, мм/год.

Речной сток может быть выражен в относительных единицах через модульный коэффициент стока (К).

Модульный коэффициент (К) – отношение одной из величин, характеризующих сток (Q, W, h, М) за определенный промежуток времени (месяц, год) к среднему значению соответствующих величин за весь рассматриваемый период.

Репрезентативность ряда наблюдений. Согласно нормам (СП 33-101- 2003), продолжительность ряда наблюдений считается достаточной для установления расчетных значений гидрологических характеристик заданных обеспеченностей, если рассматриваемый период репрезентативен (представителен), однороден, и среднеквадратическая ошибка расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики не превышает 10%.

Репрезентативность, или представительность, ряда выявляется построением сокращенной интегральной кривой, с помощью которой из многолетнего ряда исключаются неполные циклы водности.

Цикл – это сочетание многоводных, маловодных и средних по водности лет. Включение в расчетный период одной многоводной фазы дает преувеличение, только маловодной – преуменьшение нормы стока.

Год является многоводным, если значение среднего расхода больше нормы, и маловодным, если значение среднегодового расхода меньше нормы.

Ввиду циклического характера многолетних колебаний стока очень важно правильно выбрать расчетный период.

Таким образом, репрезентативным при определении нормы стока следует считать такой период наблюдений, который включает несколько полных цик-

90

лов колебаний годового стока, состоящих из групп много- и маловодных лет. Неполные циклы (имеющие только многоили маловодную фазу) из расчетного ряда наблюдений исключаются. При длинном периоде наблюдений (более 60 лет) норму стока вычисляют с учетом всего ряда, так как в этом случае от прибавления некоторого числа лет, не составляющих полного цикла, среднеарифметическое изменяется незначительно.

Статистические расчеты характеристик речного стока

При проектировании водохозяйственных объектов требуется знать возможные значения характеристик стока в течение периода эксплуатации.

Эмпирическая кривая обеспеченности

В инженерной практике закономерности колебаний стока и его характеристики принято оценивать с помощью кривых обеспеченности.

Обеспеченностью числового значения гидрологической характеристики называется вероятность его превышения. Вероятность – это мера возможности появления того или иного события (гидрологической характеристики).

При расчете координат эмпирической кривой обеспеченности применяют способ, при котором число членов ряда не превышает нескольких десятков. Он заключается в следующем.

Члены хронологического ряда наблюдений за п лет располагают в порядке убывания, где m изменяется от 1 до п.

Нанося на график точки с координатами (Pm, Qi) и осредняя их на глаз, получают кривую обеспеченности рассматриваемой гидрологической характеристики (рис. 6).

91

Рис. 6. Аналитическая (1) и эмпирическая (2) кривые обеспеченности годового стока

Эмпирическую кривую обеспеченности вычерчивают на специальной клетчатке вероятностей. В декартовых координатах верхняя и нижняя ветви кривой, представляющие наибольший практический интерес, имеют большую крутизну, что затрудняет построение и использование кривой. Клетчатка вероятностей позволяет выравнивать или даже полностью спрямлять ее.

Полученная в общем случае на основе ограниченного числа данных наблюдений эмпирическая кривая обеспеченности слабо или же совсем не освещает концевых участков распределения, относящихся к области больших и малых значений исследуемой характеристики стока. Между тем именно эти участки кривой обеспеченности представляют наибольший интерес при решении ряда инженерно-гидрологических задач (например, при расчетах максимального и минимального стока).

Эта задача в практике расчета характеристик стока решается путем применения аналитических (т.е. описываемых определенным уравнением) функций распределения, наиболее полно отражающих характер колебаний гидрологических величин.

Аналитические кривые обеспеченности и методы определения их параметров

Аналитические функции распределения могут быть заданы в дифференциальной и интегральной форме.

92

Вгидрологической практике в основном используют интегральную форму аналитической функции распределения, которая в гидрологии называется функцией распределения ежегодных вероятностей превышения, а график функции – аналитической кривой обеспеченности.

Внастоящее время расчетные гидрологические характеристики при однородности ряда гидрометрических наблюдений рекомендуется определять с помощью двух типов аналитических кривых: трехпараметрического гаммараспределения и биномиального распределения.

Вкачестве стандартных параметров построения аналитической кривой обеспеченности трехпараметрического гамма-распределения, полностью характеризующих указанные аналитические кривые распределения, в практике используют норму стока (Q0); коэффициент вариации (СV); коэффициент асим-

метрии (CS).

В качестве характеристик для построения биноминальной кривой служат норма стока (Q0); коэффициент вариации (СV).

Коэффициент вариации (Сv) характеризует относительную меру изменчивости ряда (т.е. отклонение от среднеарифметического значения). Он является безразмерной характеристикой изменчивости статистической совокупности, удобной для сравнения нескольких рядов наблюдений, различающихся своими средними значениями.

Коэффициент ассиметрии (Сs) – мера асимметричности статистического ряда, которая характеризует «форму» распределения случайных значений ряда относительно среднеарифметического значения, является безразмерной величиной. При Сs >0 имеет место положительная ассиметрия, т.е. ряд наблюдений включает в себя немногочисленные большие положительные отклонения и многочисленные, но менее значительные отрицательные отклонения.

Случайные ошибки оцениваются среднеквадратической ошибкой. Для практических расчетов точность определения статистических характеристик считается достаточной, если их относительные среднеквадратические ошибки

93

меньше или равны 10%. В противном случае для расчета статистических характеристик применяют другие методы (аналогии, корреляции):

Расчет параметров аналитической кривой обеспеченности При наличии ряда гидрологических наблюдений методы определения

коэффициентов вариации (СV) и асимметрии (CS) представлены рядом подходов аналитического плана.

Метод моментов заключается в том, что искомые параметры распределения выражаются через статистические моменты ряда наблюдений. Когда члены ряда располагаются симметрично относительно среднего значения, разные по величине положительные и отрицательные отклонения от среднего повторяются одинаково часто. Если положительные отклонения (многоводные годы) повторяются реже, чем отрицательные, то асимметрия будет положительной. В противном случае наблюдается отрицательная асимметрия.

Метод наибольшего правдоподобия заключается в том, что в качестве оценки для неизвестного параметра принимают такое его значение, при кото-

эффициента асимметрии к коэффициенту вариации CS/СV определяются по номограммам в зависимости от статистик λ2, λ3. Номограммы разработаны применительно к трехпараметрическому гамма-распределению.

Графоаналитический метод применяется при использовании биноминальной кривой распределения и заключается в том, что параметры аналитической кривой обеспеченности определяются в зависимости от ординат сглаженной «на глаз» эмпирической кривой обеспеченности, соответствующих заданным вероятностям превышения: Р1 = 5%, Р2 = 50% и Р3 = 95%.

94

Построение аналитических кривых обеспеченности

Аналитические кривые обеспеченности при известных параметрах Q0, СV и CS строят с помощью таблиц, в которых представлены результаты интегрирования соответствующих кривых распределения. Строятся они на том же листе, где построена эмпирическая кривая.

Для построения аналитической кривой обеспеченности трехпараметрического гамма-распределения служит серия таблиц, каждая из которых соответствует определенному соотношению Cs/CV – от 1 до 4. Ординаты кривой обеспеченности, представленные в этих таблицах в долях среднеарифметического распределения Q (т.е. в виде модульных коэффициентов Kp%), даны для значений обеспеченности Р% от 0,001 до 99% при различных коэффициентах вариации СV – от 0,1 до 1,2.

Для расчета ординат биноминальной кривой обеспеченности используют таблицу Фостера-Рыбкина, в которой приведены значения нормированных отклонений от среднего значения ординат биноминальной кривой (Фр%) для разных значений обеспеченности (Р%) в процентах.

По вычисленным ординатам строят графики аналитических кривых обеспеченности.

Построенную на клетчатке вероятностей аналитическую кривую обеспеченности сопоставляют с эмпирической кривой обеспеченности, т.е. проверяют соответствие принятого типа распределения, включая его параметры, с данными фактических наблюдений. В практике гидрологических расчетов соответствие (согласие) аналитической кривой обеспеченности данным наблюдений обычно оценивают визуально. Если точки эмпирической кривой обеспеченности не обнаруживают систематических отклонений от принятой аналитической кривой, а как бы осредняют ее, значит, аналитическая кривая обеспеченности сглаживает эмпирическую кривую. Несоответствие эмпирических точек аналитической кривой обеспеченности в общем случае указывает на то, что тип или параметры, принятые для построения аналитической кривой, выбраны

95

неверно. В большинстве случаев, встречающихся на практике, причиной значительного несоответствия эмпирической и аналитической кривых является неточность принятых при построении аналитической кривой параметров, в частности определяемого с большими случайными ошибками коэффициента асимметрии Cs. В этих случаях следует изменить величину Cs и заново построить аналитическую кривую обеспеченности.

Внутригодовое распределение стока

Установление закономерностей внутригодового хода стока рек по календарным периодам, сезонам и внутри сезонов имеет важное научное и практическое значение, так как на его основе ведется планирование использования водных ресурсов для различных водохозяйственных целей, определяются основные параметры водохранилищ и гидротехнических сооружений.

Установить распределение стока в году очень сложно, так как на внутригодовое распределение стока влияет целый ряд физико-географических факторов, количественный учет которых часто затруднен.

В первую очередь распределение стока зависит от изменения в течение года осадков и температуры воздуха, а следовательно, и испарения. Кроме климатических на распределение стока влияют другие физико-географические факторы, выражающие естественную зарегулированность стока в бассейне. К этой группе факторов относятся: размер и рельеф бассейна, гидрогеологические условия, озерность, залесенность, заболоченность. В общем случае с увеличением зарегулированности стока распределение его в течение года выравнивается: уменьшается величина паводков, и увеличиваются расходы в межень.

Наибольшей регулирующей способностью обладают озера, задерживающие большие количества талых и ливневых вод, что приводит к растягиванию половодья или паводка и уменьшению максимальных расходов. В период межени происходит подпитывание реки из озера, и минимальный сток увеличивается. Таким образом, озера выравнивают сток в течение года. Регулирующая

96

способность озер зависит от их площади и расположения в бассейне. Более эффективно регулируют сток озера, расположенные в нижней части бассейна.

Влияние леса на распределение стока в году заключается в увеличении продолжительности половодья (вследствие удлинения снеготаяния) и в перераспределении поверхностного и подземного стока. Лесные почвы обладают большой инфильтрационной способностью, благодаря чему часть поверхностного стока переходит в подземный, который попадает в реку в период межени. В связи с этим в лесных бассейнах наблюдается снижение половодного и повышение меженного стока. Влияние полезащитных полос на распределение стока в году аналогично влиянию леса, но оно сказывается несколько сильнее, благодаря целесообразному размещению растительности по водосбору.

Сувеличением площади бассейна река обычно дренирует более глубокие

иводообильные водоносные горизонты. Поэтому площадь бассейна является косвенным показателем подземного питания, более обильного в межень, т.е. показателем выравненности внутригодового распределения стока.

Распределение стока в году может значительно измениться в результате хозяйственной деятельности человека: строительства прудов и водохранилищ, осушения болот, устройства лесозащитных полос, проведения агротехнических мероприятий.

Влияние агротехнических мероприятий (травопольная система земледелия, обработка почвы, обвалование, снегозадержание) заключается в задержании влаги на полях и пополнении запасов грунтовых вод, что приводит к уменьшению весеннего стока и увеличению стока в межень, т.е. к его выравниванию в течение года.

Внутригодовое распределение стока для какого-либо пункта реки не остается постоянным, оно изменяется из года в год, и притом весьма значительно.

Задача и способ расчета внутригодового распределения стока зависят от его назначения и схемы использования. Так, для проектирования водоснабжения наиболее неблагоприятными сезонами являются летняя межень на юге,

97

зимняя – на севере, для орошения интерес представляет распределение стока в вегетационный период. При энергетическом использовании наибольший интерес представляет обычно зимняя межень, при судоходном – период навигации.

Расчет внутригодового распределения стока

Наиболее правильным с генетической точки зрения методом расчета

где X – осадки;

Е – суммарное испарение;

U – аккумуляционный член, включающий в себя накопление и стаивание снега и льда, накопление и расходование почвенных и грунтовых вод и изменение запасов воды в поверхностных водоемах (в русле и пойме) и на поверхности водосбора.

При рассмотрении внутригодового распределения стока аккумуляционный член играет значительную роль, в некоторых случаях большую, чем составляющие X и Е. Определение суммарного испарения Е представляет большие трудности ввиду того, что еще очень слабо развиты необходимые для этого сетевые наблюдения за запасами влаги в почве, в грунтовых водах.

Поэтому метод водного баланса, несмотря на полную его теоретическую ясность, в расчетах внутригодового режима стока пока не получил широкого применения. В настоящее время более развиты способы расчета внутригодового распределения стока, основанные на изучении его закономерностей и применении методов математической статистики.

Метод компоновки. Расчет внутригодового распределения стока по методу компоновки делится на две части:

98

-межсезонное распределение, имеющее наиболее важное значение и рассчитываемое более точно;

-внутрисезонное распределение (по месяцам или декадам), устанавливающиеся более приближенно, с некоторой схематизацией.

Такое деление вызывается тем, что распределение стока внутри какоголибо гидрологического сезона зависит от его водности, а не от водности года. Например, равномерное распределение стока летом и осенью соответствует низкой водности, так как в этом случае сток в основном определяется устойчивым грунтовым питанием, и, наоборот, неравномерное распределение соответствует большой водности сезона, обусловливаемой дождевыми паводками.

Для исследований и расчета межсезонного распределения стока целесообразно делить год на два основных периода: многоводный и маловодный. Выделение периодов зависит от типа распределения стока в году. Для практических задач проектирования с целью большей детализации межсезонного рас-

пределения, один из периодов (чаще маловодный) делят, в свою очередь, на два сезона. Всего в году должно быть не более трех сезонов.

Взависимости от типа внутригодового распределения стока и целей водопотребления один из периодов принимается лимитирующим.

Лимитирующий – это критический период в отношении использования стока, т.е. период, в котором создаются неблагоприятные условия работы водохозяйственной установки. Внутри лимитирующего периода может быть выделен лимитирующий сезон. При использовании стока рек с весенним половодьем для орошения лимитирующим сезоном будет летне-осенний.

Всоответствии с делением года на сезоны расчет внутригодового распределения стока ведут не по календарным годам, а по водохозяйственным, которые начинаются с многоводного периода. Сроки сезонов назначают едиными для всех лет ряда с округлением их до целого месяца.

Внутрисезонное распределение стока зависит от водности сезона. Поэтому расчет внутрисезонного распределения следует вести отдельно для различ-

99

ных групп водности. Практически достаточно принять три градации водности: многоводную, к которой относится сток с обеспеченностью Р < 33%, среднюю

– с обеспеченностью от 33 до 66% и маловодную – с обеспеченностью Р > 66%. Полученное таким образом распределение стока в году является расчетным и не содержит в себе индивидуальных особенностей, свойственных от-

дельным реальным годам.

Метод компоновки рекомендуется применять для расчета внутригодового распределения стока при наличии данных наблюдений не меньше чем за 10 лет при условии, что в этот период входят маловодные, многоводные и средние по водности годы.

Метод реального года. Сущность данного метода состоит в том, что из числа фактических гидрографов в качестве расчетного выбирается тот, у которого обеспеченность годового стока, лимитирующего периода и сезона близки к расчетной обеспеченности.

Если необходимо отобрать маловодный год, т.е. если расчетная обеспеченность имеет значение, например, 75 или 95%, анализируются только маловодные годы с обеспеченностью от 67 до 100% (последняя треть убывающего ряда расходов).

Выбрать расчетный гидрограф по способу реального года можно обоснованно только при большом числе наблюдений – порядка 20 лет и более. При меньшем периоде наблюдений относительная водность года и сезона (обеспеченность) не может быть достаточно надежно установлена. Так, при коротком ряде наблюдений может оказаться, что все имеющиеся годы наблюдений – маловодные, и из их числа нельзя выбрать ни среднего, ни многоводного года, а только маловодный год.

При регулировании речного стока, применяемом при расчетах в мелиорации и водохозяйственном водоснабжении, для вычислений требуются маловодные годы расчетной обеспеченностью 75-95%.

100

При отсутствии или недостаточности гидрометрических наблюдений расчет внутригодового распределения стока ведут по методу гидрологической аналогии с использованием реканалогов.

При отсутствии надежных аналогов внутригодовое распределение стока рассчитывают по региональным эмпирическим зависимостям статистических параметров сезонного стока от определяющих его факторов (площади водосбора, его средней высоты, характера почв (грунтов), озерности, заболоченности).

Максимальный сток рек

В общем случае максимальным стоком называют процесс формирования высокого стока в форме весенних половодий или дождевых паводков. В гидрологической практике это понятие отождествляют с объемом или слоем стока за основную волну половодья или за наибольший дождевой паводок. Часто под максимальным стоком подразумевают максимальный расход, соответствующий наибольшему расходу воды в период весеннего половодья или наивысшего дождевого паводка (наибольший средний суточный расход и наибольший мгновенный срочный расход воды).

Максимальным расчетным расходом называют расход, на пропуск ко-

торого рассчитывают водопропускные и водосбросные отверстия гидротехнических сооружений, мостовые отверстия. Занижение максимального расчетного расхода приводит к переполнению водохранилищ и разрушению сооружений, что влечет за собой значительный материальный ущерб. В случае заселенности местности, расположенной ниже сооружения, выбор максимального расчетного расхода выходит за пределы экономических соображений и перерастает в социальную проблему, связанную с безопасностью людей. Завышение расчетного максимального расхода удорожает стоимость сооружения, что снижает его экономическую эффективность.

Расчетная ежегодная вероятность превышения (обеспеченность) максимальных расчетных расходов устанавливается нормативными документами

101

(СНиП 33-01-2003), которые определяют ее в зависимости от рода сооружения, класса капитальности и условий эксплуатации. При проектировании плотин, дамб и других гидротехнических сооружений верхним пределом расчетной обеспеченности надежности сооружения служат максимальные расходы воды обеспеченностью от 0,1 до 5% в зависимости от класса капитальности соору-

жения (СНиП 33-01-2003).

Максимальные расходы разделяют по их происхождению на максимумы, формирующиеся от снеготаяния, максимумы, формирующиеся от дождей, максимумы смешанные, которые рассчитывают раздельно.

При проектировании сооружений принимают наибольший расчетный расход (исходя из три случаев расчета).

Расчет максимального стока

При наличии ряда наблюдений (Qmax) определяют по кривым обеспе-

ченности. Параметры кривой: средний многолетний максимальный расход (Qmax,ср), коэффициент вариации (Cv) и коэффициент ассиметрии (Cs) рассчитываются теми же способами, что и для годового стока, только по каждому году выбираются максимальные значения расходов воды.

При недостаточности исходных данных параметры кривой обеспеченности приводят к многолетним значениям методом корреляции или с помощью графика связи рек-аналогов.

Значения параметра Cs можно выбрать в зависимости от генетического происхождения максимального стока:

•для расходов талых вод равнинных рек Cs = (2-2,5) Cv;

•для дождевых расходов равнинных рек Cs = (3-4) Cv;

•для расходов воды горных рек Cs = 4 Cv.

При отсутствии гидрометрических данных максимальные расходы ве-

сеннего половодья на реках определяют по эмпирическим формулам.

102

Минимальный сток и его расчеты

Минимальный сток формируется в период межени, когда поверхностный сток минимален или совсем отсутствует, и река питается за счет грунтовых вод.

На реках зон избыточного увлажнения (тундровая и лесная) минимальный сток обычно наблюдается зимой, на реках зоны недостаточного увлажнения – летом. Реки лесостепной зоны с переменным увлажнением могут иметь минимальные расходы как летом, так и зимой.

Важнейшими факторами, влияющими на процессы формирования минимального стока и его величину, являются климатические, почвенно-геоло- гические и гидрогеологические.

Кроме того, на минимальный сток влияет наличие в бассейне озер, лесов, болот, а также размер бассейна.

В период минимального стока река питается только за счет грунтовых вод. Когда поверхностный сток практически отсутствует длительный период, то подземные запасы воды, питающие реку, могут истощаться, река пересыхает, а зимой промерзает. В этом случае минимальный сток падает до нуля.

Определение Qmin необходимо при проектировании систем водоснабжения, орошения, обводнения земель, судоходства.

За критерий при назначении расчетного минимального расхода реки принимают ежегодную вероятность превышения (обеспеченность): при проектировании орошения – 75-85, водоснабжения – 95-97, энергетики – 90%.

Для определения расчетного минимального расхода используют данные наблюдений по стоку за зимний и летне-осенний периоды. Расчет ведут по среднемесячным расходам, по средним за 30 дней с наименьшим стоком или по среднесуточным.

Среднемесячные расходы рекомендуется использовать в том случае, когда меженный период продолжительный и устойчивый (длится не менее двух месяцев и не прерывается паводками).

103

Минимальные расходы, средние за 30 дней, с наименьшим стоком используют при короткой и прерывистой межени. Короткой считается межень продолжительностью менее двух месяцев и прерывистой, если она прерывается паводками.

При наличии гидрометрических наблюдений расчетные минимальные расходы определяются по кривым обеспеченности. Параметры кривой (Qmin, ср, Cv и Cs) вычисляют методом моментов или графоаналитическим методом.

При отсутствии или недостаточном ряде наблюдений расчетный ми-

нимальный расход равнинных рек определяется по картам изолиний 30-дневного модуля стока 80% обеспеченности путем интерполяции между изолиниями. Точность определения – 10-20%.

Сезонное (годичное) регулирование стока

Необходимость сезонного регулирования стока устанавливают сопоставлением расчетного стока (W) и плановой отдачи (U) по расчетным интервалам времени. Обычно в качестве расчетного интервала в период половодья берут декаду, в межень – месяц. Если в течение расчетного водохозяйственного периода выявляются моменты, в течение которых плановая отдача с учетом потерь превышает расчетный сток, регулирование стока необходимо.

При регулировании стока возможно полное и неполное использование стока. При полном использовании стока приходная и расходная части водохозяйственного баланса равны, сбросы не производят. Полезную емкость водохранилища (Vплз) определяют по суммарным объемам дефицита.

При неполном использовании объем стока превышает объем дефицита. Полезная емкость водохранилища назначается по суммарному объему дефицита. Превышение объема воды над суммарным объемом отдачи за период регулирования идет на сброс.

В зависимости от величины, последовательности и соотношения периодов избытков и дефицитов возможны следующие режимы работы водохрани-

лища: однотактный, двухтактный и многотактный (см. рис. 7).

104

Однотактный режим характеризуется наличием одной балансовой группы избытков ∆V и одной группы дефицитов ∆d (рис. 7, а). В этом случае, если объем избытков ∆V превышает объем дефицита ∆d, необходимый полезный объем водохранилища:

водохранилище должно быть наполнено до отметки НПУ, а его полный объем Vнпу = Vумо + Vплз. В конце дефицита полезный объем будет полностью сработан, и в водохранилище останется только не подлежащий сработке мертвый объем (Vумо).

Двухтактный режим работы водохранилища характеризуется наличием в течение расчетного периода двух групп избытков и недостатков. При этом возможны следующие случаи двухтактной работы: с независимым циклом (рис. 7, б); с зависимым циклом (рис. 7, в) и с промежуточно-зависимым циклом

(рис. 7, г).

Рис. 7. Совмещенные графики притока и отдачи из водохранилища

105

При двухтактной работе с независимым циклом (см. рис. 7, б) каждый из избытков больше следующего за ним дефицита, т. е. ∆V1 > ∆d1 и ∆V2 > ∆d2, и расчетный период регулирования делится на два независящих друг от друга цикла.

Полезный объем водохранилища в этом случае равен большему из дефицитов:

К моменту наступления большего дефицита водохранилище должно быть наполнено до Vнпу, к концу этого дефицита сработано до Vмо.

При двухтактной работе с зависимым циклом (см. рис. 7, б) ∆V1> ∆d1, а ∆d1> ∆V2 < ∆d2, т.е. для покрытия второго дефицита ∆d2 недостаточно предшествующего ему избытка ∆V2 и необходимый объем запасают из первого наи-

Водохранилище должно быть наполнено до Vнпу к началу первого дефицита, а срабатывается до Vумо к концу второго.

Двухтактный режим с промежуточно-зависимым циклом имеет место,

когда ∆V1> ∆d1, а ∆d2> ∆V2> ∆d1, т.е. второй избыток ∆V2 превышает предшествующий ему дефицит ∆d1, но меньше последующего ∆d2. При этих условиях полезный объем принимают равным максимальному дефициту:

Аналогично изложенному выполняется расчет полезного объема водохранилища и в случае многотактного режима его работы.

При регулировании стока различают прямую и обратную задачи. В прямой задаче путем сопоставления расчетного стока и плановой отдачи определяют полезный объем водохранилища, а также режим его работы в зависимости от заданных условий регулирования. Требования водопользователей на во-

106

ду удовлетворяются полностью. При неполном использовании стока устанавливают порядок проведения сбросов излишков воды.

В обратной задаче вычисляют фактическую отдачу при известном стоке реки и заданном условиями проектирования полезном объеме водохранилища.

Как в прямой, так и в обратной задачах обеспеченность отдачи принимается равной обеспеченности стока.

Таблично-цифровые балансовые расчеты

Таблично-цифровые балансовые расчеты водохранилищ широко распространены в практике проектирования. Их достоинства: простота, возможность проверок и применения ЭВМ.

Полезный объем водохранилища, а также режим его работы (наполнение, сбросы) определяют путем последовательного сопоставления по интервалам времени стока расчетного водохозяйственного периода и плановой отдачи. Основной метод – расчет по календарным гидрологическим рядам.

Расчеты регулирования стока по фактическим календарным годам заключаются в последовательном составлении баланса воды для каждого из элементарных отрезков времени, на которые разделяется рассматриваемый период. При этом уравнение баланса имеет вид

∆V = W – U – Vn – Qсб, (33)

где ∆V – изменение объема водохранилища за время ∆t, м3; W – расчетный сток (приток к водохранилищу), м3/с;

U – расход отдачи, м3/с;

Vn – объем потерь воды из водохранилища, м3; Qсб – сбросный расход, м3/с.

Порядок наполнения водохранилища и сбросов излишков воды определяется правилами регулирования. Применяют различные варианты регулирования. Рассмотрим два из них.

107

По первому варианту водохранилище наполняют до Vнпу за счет первых избытков и только после этого осуществляют сброс излишков воды через водосбросные сооружения.

При регулировании по второму варианту вначале при уровне мертвого объема сбрасывают излишки воды, а затем водохранилище наполняют до НПУ.

Первый вариант более надежный, в нем используются все возможности для скорейшего заполнения водохранилища. Однако этот вариант имеет и недостатки: удлиняется период затопления и подтопления территории, увеличиваются потери воды на испарение и фильтрацию, ускоряется процесс заиления водохранилища, затрудняется проведение гидравлических промывок.

Второй вариант не имеет недостатков первого, и поэтому предпочтителен, особенно при эксплуатации водохранилищ, на водотоках, несущих большое количество наносов. Однако для регулирования по этому варианту необходимы донные водосбросные сооружения большой пропускной способности, обеспечивающие сброс в нижний бьеф больших расходов без значительного подъема уровня воды в водохранилище. При этом должна быть исключена возможность наводнения в нижнем бьефе.

Расчет по первому варианту правил регулирования стока

За начало расчета принимают момент, когда водохранилище опорожнено до УМО (т.е. период окончания максимальных дефицитов). Вхронологической последовательности вычисляют объем наполнений водохранилища и сбросов на конец расчетного интервала времени (декады, месяца).

При этом используют уравнение баланса воды (33), которое при условии, что потери воды не учитываются, можно представить в виде

Vкi = Vнi + (W – U)i– Vcбi, (34)

где Vнi и Vкi – объем воды в водохранилище (наполнение) соответственно на начало и конец соответствующего расчетного интервала времени ∆t, м3;

(W – U)i – объем избытков или дефицита за время ∆t, м3;

108

Vcбi – объем сброса воды за ∆t, м3.

Наполнения водохранилища ограничены, с одной стороны, Vнпу, а с другой – Vмо. Поэтому должно выполняться условие Vнпу ≥ Vкi ≥ Vумо. Подставляя значение Vмо (принимаемое за Vн) в формулу, находят наполнение на конец месяца.

При этом если оказывается, что Vi > Vнпу, определяется величина сброса, так как объем воды в водохранилище не может превышать Vнпу.

Объем сброса определяется из уравнения (34): Vсбi = Vi– Vнпу.

Для каждого последующего расчетного интервала времени за начальное наполнение принимают наполнение в конце предшествующего интервала: Vн2= Vк1; Vн3= Vк2 и т.д. Расчет выполняют последовательно, в хронологическом порядке. В конце расчетного периода Vкn = Vмо.

Расчет по второму варианту правил регулирования стока

В этом случае в порядке, обратном ходу времени, с момента Vкn = Vмо последовательно вычисляют объемы наполнений и сбросов на начало каждого интервала времени по зависимости:

сброса Vcбi, так как объем воды в водохранилище не может быть меньше Vмо. Объем сброса определяют из уравнения (35):

Vсбi = Vн – Vк + (W – U).

Расчет заканчивается при Vн1 = Vмо.

Суммарная величина сброса излишков одинакова, но осуществляются сбросы в различном режиме.

109

Следует обратить внимание, что за начало расчета по обоим вариантам регулирования принят август – период перехода максимальных дефицитов к избытку, т.е. водохранилище в этот период полностью опустошено до мертвого объема.

Далее приступают к определению полезного объема водохранилища с учетом потерь. Учет потерь воды – важная часть водохозяйственного расчета водохранилища, необходимая для правильного определения объема и составления баланса водных ресурсов при регулировании стока.

Потери воды из водохранилища на испарение и фильтрацию вычисляют в зависимости от объема водохранилища и площади его зеркала за расчетный интервал времени ∆t. При этом средний объем воды в водохранилище за расчетный интервал находят как полусумму начального и конечного наполнений по принятому варианту регулирования без учета потерь:

Среднюю площадь водной поверхности Ωсрi определяют по батиграфическим кривым Ω = Ω(V) в зависимости от среднего объема Vср.

Потери воды приплюсовывают к плановой отдаче, получая полную отдачу (отдачу брутто) за соответствующий интервал времени: Uбрi = Ui + Vni.

Очевидно, что полезный объем водохранилища, вычисленный с учетом потерь воды, больше, чем без их учета.

Решение обратной задачи

При заданных условиях проектирования – расчетном притоке Wр, плановой отдаче U, норме потерь Vn, а также известном полезном объеме Vплз – находят фактическую отдачу Uф, сбросы Vсб и дефициты отдачи ∆d.

Расчет выполняют так называемым цепным способом, используя уравнение водного баланса (33), которое в данном случае можно записать следующим образом:

110

Выбирают расчетный интервал времени ∆t (сутки, декада, месяц). За начальное наполнение обычно принимают Vн1 = Vмо.

Для первого интервала времени вычисляют все основные параметры регулирования стока, учитывая потери воды из водохранилища: конечное наполнение Vк1, сброс Vсб, фиктивное наполнение Vф с учетом потерь, т.е. наполнение, не ограниченное объемом водохранилища. Формула имеет следующий вид:

Конечное наполнение водохранилища ограничено полным и мертвым объемами: Vнпу ≥ Vк ≥ Vмo; объем потерь Vп определяется по графику потерь в зависимости от Vср = 0,5 (Vн + Vк).

Если оказывается, что Vф ≥ Vнпу, принимают конечное наполнение с учетом потерь Vк = Vнпу. В этом случае сброс излишков воды в нижний бьеф Vсб = Vф – Vнпу, дефицит отдачи ∆d = О, а фактическая отдача (Uф) равна плановой (U).

Если Vнпу ≥ Vф ≥ Vмо, то Vк = Vф, сбросы и дефициты отсутствуют, отдача также равна плановой.

Если же Vф < Vмо или Vф < 0, то принимают Vк = Vмо. В этих условиях возникают дефициты отдачи ∆d = Vумо – Vф, а фактическая отдача Uф = U – ∆d – меньше плановой. При отрицательных значениях Vф, дефицит отдачи равен сумме объемов Vумо и Vф:

∆d = Vумо + Vф.

Наполнение водохранилища в конце первого расчетного интервала времени Vк1 принимают в качестве начального для второго интервала, т.е. Vн2 = Vк1; для третьего интервала Vн3=Vк2 и т.д. Таким образом, в хронологической последовательности по интервалам времени находят конечные наполнения, сбросы и фактические отдачи за весь период регулирования стока.

Для большей наглядности эти расчеты иллюстрируются графиками, характеризующими наполнения, сработку, сбросы и другие результаты регулиро-

111

вания стока в хронологической последовательности. Надежность и обоснованность балансовых расчетов по календарным рядам можно значительно повысить, сочетая их с расчетами по обобщенным характеристикам с использованием математической статистики и теории вероятностей.

Графические способы расчета водохранилищ

При расчетах водохранилищ по календарным рядам гидрометрических наблюдений применяют также графические способы. Они отличаются наглядностью, позволяют лучше понять сущность и процесс регулирования стока. Их используют в основном для предварительных и вспомогательных расчетов, а также для анализа особо сложных случаев регулирования стока.

В графических способах расчетов водохранилищ применяют интегральные (суммарные) кривые – изображение в хронологической последовательности нарастания объемов стока, потребления или их разности.

Полные интегральные кривые используют в основном при расчетах без учета потерь воды, так как учесть потери графически сложно и снижается точность вычислений.

Для построения полной интегральной кривой стока используют гидрограф стока (рис. 8). Площадь элементарной полоски гидрографа с основанием dt и высотой Q дает элементарный объем dW = Qdt.

Рис. 8. Гидрограф стока (а) и полная интегральная кривая (б, в)

112

Последовательно вычисляя стоки Wi соответственно за интервал времени ∆ti и откладывая их в масштабе в прямоугольной системе координат (см. рис. 9), получаем кривую, характеризующую изменение суммарного стока за рассматриваемый период. Эта кривая носит название полной интегральной кривой стока.

Рассмотрим основные свойства полной интегральной кривой:

-если Q – const, то суммарная интегральная кривая представлена прямой линией;

-ордината кривой представляет суммарный сток за период от начала водохозяйственного года (начало координат) до рассматриваемого момента времени;

-разность ординат двух точек кривой равна объему стока за интервал времени между ними ∆t;

-тангенс угла наклона φ к оси абсцисс линии, проходящей через две точки кривой А и В (секущей), характеризует средний расход QАВ в интервале времени ∆t между этими точками: tgφ = ВС/АС= = ∆W/∆t = QАВ, а тангенс угла φА наклона к оси абсцисс касательной АВ определяет расход QА в точке ка-

сания: tgφА = dW/dt = QА.

Полную интегральную (суммарную) кривую можно построить на основе предварительно составленной таблицы или с помощью лучевого масштаба.

Лучевой масштаб – это вспомогательный график, на котором наклон лучей соответствует определенным расходам воды Q.

113

Рис. 9. Построение суммарной кривой с помощью лучевого масштаба

Лучевой масштаб позволяет по ступенчатому хронологическому графику расходов построить полную суммарную кривую, не прибегая к вычислению и суммированию объемов. Выбрав удобные для использования масштабы тw, mQ и тt, находят полюсное расстояние Р:

P = mQ/mt. (40)

На шкале расходов откладывают все расходы Q рассматриваемого расчетного периода (см. рис. 8). Затем из полюса лучевого масштаба проводят лучи, соответствующие средним за каждый интервал времени расходам. Полную суммарную кривую строят с первого расчетного интервала, проводя отрезки, параллельные лучу, соответствующему расходу Qi за интервал времени ∆ti, (рис. 9). Полученная ломаная линия и будет полной суммарной кривой стока.

При водохозяйственном расчете водохранилища на одном чертеже совмещают полную интегральную кривую стока W(t) и полную интегральную кривую отдачи U(t). Кривые строят в одном масштабе, начиная с момента, соответствующего опорожнению водохранилища, до мертвого объема Vумо.

Сопоставляя интегральные кривые стока и отдачи (потребления), находят избытки, дефициты, полезный объем и другие показатели регулирования стока.

114

Рассмотрим однотактную работу водохранилища при постоянной отдаче в течение всего периода регулирования (рис. 10).

Рис. 10. Графическое определение полезного объема водохранилища при однотактном режиме работы

Сопоставление интегральных кривых стока W(t) и отдачи U(t) позволяет установить определенные закономерности.

1.Суммарный объем стока W за расчетный период превышает суммарное потребление U за этот же период (DF > EF).

Разность конечных ординат кривых стока и отдачи равна суммарному сбросу Vсб.

2.В начальный период регулирования от момента времени t0 до t1 наклон к

оси абсцисс кривой стока W(t) больше, чем наклон кривой отдачиU(t), следовательно, согласно свойствам интегральных кривых сток Q превышает отдачу q. Проведя верхнюю касательную к кривой стока, параллельную кривой отдачи U(t), находим момент t1 окончания избыточного стока и перехода к периоду дефицита. Суммарный избыток за время от t0 до t1 равен разности ординат кривых стока и отдачи, соответствующих точке верхнего касания, т. е. ∆V1= AC – BC.

Территориальное перераспределение стока

Для решения водохозяйственных задач необходимо сопоставление имеющихся водных ресурсов с запросами потребителей. Водохозяйственный

115

баланс используется при составлении научно обоснованных планов распределения водных ресурсов, позволяет всесторонне анализировать сложившиеся и ожидаемые режимы расходования водных ресурсов. Для этой цели устанавливают водный баланс в пределах рассматриваемого бассейна, который охватывает соотношение между атмосферными осадками, поверхностными и подземными стоками, испарением и транспирацией влаги растительностью.

Местное регулирование стока может оказаться недостаточным для увязки ВХБ, особенно в маловодные годы. В этом случае дополнительные водные ресурсы получают, перераспределяя сток.

В соответствии с характером и масштабами решаемых задач водохозяйственные системы территориального перераспределения речного стока можно разделить на три основных вида:

-подача воды от источника в районы непосредственного потребления;

-внутрибассейновые переброски речного стока;

-межбассейновое перераспределение водных ресурсов; оно обеспечивает подачу воды из бассейна донора, для которого характерно изобилие водных ресурсов, в бассейн-водоприемник.

Различают два вида межбассейнового перераспределения водных ресурсов: внутризональное и межзональное.

Наиболее распространенный способ перераспределения стока – подача воды по открытым каналам.

Межбассейновое и внутрибассейновое перераспределение стока осуще-

ствлено более чем по 50 каналам общим объемом около 100 км3/г. Наиболее крупные каналы, как правило, приурочены к зоне орошения.

Помимо оросительных каналов, в стране действуют крупные судоходные каналы: Беломорско-Балтийский – протяженностью 227 км, Волго-Балтийский

– 361 км, Волго-Донской – 101 км.

Поскольку по мере перераспределения воды по каналам качество ее может ухудшаться, предусматривают мероприятия по сохранению качества.

116

7. СОСТАВ И КОМПОНОВКА ГИДРОУЗЛОВ КОМПЛЕКСНОГО НАЗНАЧЕНИЯ, ЗАЩИТА ТЕРРИТОРИЙ ОТ ЕСТЕСТВЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Гидроузлы комплексного назначения

Гидроузел – узел гидротехнических сооружений, группа гидротехнических сооружений, объединённых по расположению и условиям их совместной работы. В зависимости от основного назначения гидроузлы делятся на энергетические, водно-транспортные, водозаборные. Гидроузлы чаще всего бывают комплексные, одновременно выполняющие несколько водохозяйственных функций.

Различают гидроузлы: низконапорные, когда разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов (напор) не превышает 10 м, - устраиваемые на равнинных реках, преимущественно в пределах их русла (главным образом для транспортных или энергетических целей), и на горных реках (для забора воды с целью получения электроэнергии или орошения земель); средненапорные (с напором 10-40 м) – на равнинных или предгорных участках рек, предназначенные в основном для транспортно-энергетических, а также ирригационных целей (создаваемый ими подпор приводит к затоплению поймы реки в верхнем бьефе, образуя водохранилище, используемое для суточного и сезонного регулирования стока реки, осветления воды, борьбы с наводнениями); высоконапорные (с напором более 40 м), служащие обычно для комплексных целей - энергетики, транспорта, ирригации.

Сооружения, входящие в состав гидроузла, подразделяются на основные и вспомогательные. Основные сооружения, обеспечивающие нормальную работу гидроузла, в свою очередь делятся на общие (плотины, поверхностные и глубинные водосбросы, сооружения для удаления льда, шуги, наносов, регуляционные, сопрягающие), обеспечивающие необходимые напор и ёмкость водохранилища, а также гидравлические условия, отвечающие измененному гидро-

117

логическому режиму реки, и специальные (ГЭС, судоходные шлюзы, судоподъёмники, рыбоходы, бревноспуски, плотоходы), выполняющие те функции, для которых был создан гидроузел. К вспомогательным сооружениям относятся жилые, административно-хозяйственные и культурно-бытовые здания, сооружения водопровода и канализации, дороги. Временные сооружения (перемычки, склады строительных материалов, бетонные и арматурные заводы, мастерские, подъездные пути) обычно функционируют в период строительства гидроузла, но некоторые из них иногда совмещают с постоянными (например, путём включения перемычек в состав плотины). Прочие сооружения – транзитные дороги и мосты, проходящие в зоне гидроузла, промышленные предприятия, возникшие на его базе и использующие его электроэнергию, связываются с гидроузлом главным образом территориально.

Место размещения гидроузла, т. е. тех его сооружений, которые образуют так называемый напорный фронт, называется створом. Взаимное расположение основных сооружений, называемое компоновкой гидроузла, представляет собой сложную инженерную задачу, решаемую с учётом эксплуатационных, строительных и технико-экономических требований. Большое разнообразие природных и местных условий не позволяет установить единые правила для размещения и компоновки гидроузла. Эти вопросы решаются каждый раз индивидуально с учётом всего комплекса условий, требований и характера взаимодействия сооружений.

Помимо разрешения водохозяйственных задач, сооружения гидроузла должны отвечать и эстетическим требованиям; они служат созданию архитектурного ансамбля, органически связанного с окружающей природой. Вся территория гидроузла имеет чёткое архитектурно-функциональное зонирование. Нередко гидротехнический комплекс влияет на планировку и застройку расположенных поблизости старых и вновь возникающих городов, посёлков, заводов (Волховская ГЭС и г. Волхов, Днепрогэс и г. Запорожье). Гидроузлы, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга, могут иметь единое архитек-

118

турно-стилевое решение (каскад Верхневолжских гидроузлов, СССР). Главные сооружения, организующие архитектурный ансамбль гидроузла, – плотина, гидроэлектростанция, судоходный шлюз с подходными каналами.

Понятие антропогенного воздействия

Современный человек сформировался около 30-40 тыс. лет назад. С этого времени в эволюции биосферы стал действовать новый фактор – антропогенный.

К антропогенным воздействиям относят те виды изменений в окружающей среде, которые вызваны жизнью и деятельностью человека.

Качественный скачок в развитии науки и техники за последние два столетия, и особенно в наши дни, привел к тому, что деятельность человека стала фактором планетарного масштаба, направляющей силой дальнейшей эволюции биосферы. Возникли антропоценозы (от греч. anthropos – человек, koinos – общий, общность) – сообщества организмов, в которых человек является доминирующим видом, а его деятельность – определяющей состояние всей системы. В.И. Вернадский считал, что влияние научной мысли и человеческого труда обусловили переход биосферы в новое состояние – ноосферу (сферу разума). Сейчас человечество использует для своих нужд всё большую часть территории планеты и всё большие количества минеральных ресурсов. С течением времени антропогенное воздействие приобрело глобальный характер. На смену девственным ландшафтам пришли антропогены. Территорий, не затронутых человеком, практически нет. Туда, где не ступала нога человека, доходят с потоками воздуха, речными и грунтовыми водами продукты его деятельности.

В зависимости от того, под влиянием какого вида деятельности сформировались ландшафты, их различают на техногенные, сельскохозяйственные, рекреационные и др.

Выделяют следующее влияние человека на окружающую среду и ландшафты:

119

1.Разрушительное (деструктивное) воздействие. Оно приводит к утрате богатств и качеств природной среды. Деструктивное воздействие может быть осознанным и неосознанным.

2.Стабилизирующее воздействие. Это воздействие целенаправленное, ему предшествует осознание экологической угрозы конкретному определённому объекту. Действия здесь направляются на замедление процессов разрушения

иуничтожения окружающей среды.

3.Конструктивное воздействие – действие целенаправленное. Его результатом должно стать восстановление нарушенного ландшафта (рекультивация).

Рост антропогенного воздействия на окружающую среду

Внастоящее время человек вовлёк в сферу своей деятельности преобладающую часть имеющихся природных ресурсов. Из земных недр извлекается всё больше различных природных ископаемых. НТП открывает всё новые области применения чёрных и цветных металлов, различного неметаллического сырья. В результате расширяется разработка руд, увеличивается добыча нефти со дна моря. В хозяйственный оборот вовлекаются новые территории, растёт использование древесины и промысловых животных. Подвергаются обработке значительные площади суши с целью выращивания растительных продуктов питания и создания кормовой базы для животноводства.

Всовременных условиях значительная часть поверхности Земли распахана или представляет собой полностью или частично окультуренные пастбища для домашних животных, большие площади для строительства городов, промышленных предприятий.

Значительные площади поверхности суши исключены из хозяйственной деятельности человека вследствие накопления на ней промышленных отходов и невозможности использования районов, где ведётся разработка и добыча полезных ископаемых.

120

Таким образом, из описанного выше мы видим, что вовлечение природного сырья в сферу жизнедеятельности человека достигло громадных размеров.

Поэтому остро стоит вопрос о проблеме исчерпаемости ресурсов, которая должна волновать не только сегодняшнее, но и будущие поколения общества.

Ущерб, наносимый гидросфере от антропогенного воздействия. Химическое загрязнение вод

Всякий водоём или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ – загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнения.

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счёт увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щёлочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).

Основными неорганическими (минеральными загрязнителями) вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжёлые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоразвитым организмам (табл. 3).

121

Таблица 3. Токсический эффект некоторых загрязнителей

Степень токсичности: - – отсутствует; + – очень слабая; ++ – слабая; +++ – сильная;

++++ – очень сильная.

Кроме перечисленных в табл.3 веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков ( 1,0-11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в воде может существовать только в интервале рН 5,0-8,5.

Также среди источников загрязнения следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 12 млн. т./год загрязняющих веществ.

Одна из проблем – загрязнение водных объектов сточными водами, объем которых превысил 20 км3 в год.

Приведём несколько цифр последствий антропогенного воздействия на водные ресурсы на примере р. Волги. Загрязненные стоки в бассейн Волги составляют 39% от общего объема таких вод, образующихся на территории России и сбрасываемых во все остальные реки. Ежегодно вместе с ними сбрасывается до 350 тыс. т органических веществ, 18 тыс. т нефтепродуктов, 100 тыс. т аммонийного азота, 3 тыс. т фенолов, 1 тыс. т цинка и т. д. Основные виновники – коммунальные хозяйства городских агломераций (более половины всех сбросов) и агропромышленный комплекс. От последнего в водные объекты поступает около 20% внесенного в почву азота и 5% фосфора. Ежегодно с 1 га

сельхозугодий вносится около 1 кг пестицидов. Годовое количество биогенных

122

элементов, вносимых с сельскохозяйственных угодий в Волгу, превышает 400 тыс. т. В бассейне Волги хранится без складских помещений, часто без охраны, от 50 до 75% запасов удобрений и ядохимикатов.

Таким образом, в результате многофакторного антропогенного воздействия трансформированы экосистемы всех крупных и значительной части малых рек Волжского бассейна, сама Волга превращена в приемник стоков и потеряла очищающие способности.

Загрязнение Мирового океана

В настоящее время океан рассматривается как даровая свалка отходов – антропогенный «сток» уже стал гораздо больше природного: по свинцу его доля 92%, по нефти – больше 90, по ртути – 70. Только нефтяное загрязнение Мирового океана оценивается от 3 до 15 млн.т/год, причём большая часть его падает на загрязнение с суши (вынос реками) – больше ½. Большую опасность для открытого океана представляют катастрофы танкеров и атомных подводных лодок. Всё это говорит о нарастающей конфликтности использования Мирового океана – развитие добывающей промышленности на шельфе и широкий сброс промышленных отходов в океан подрывают условия для традиционных отраслей рыболовства и рекреации. К тому же и сами отдыхающие на побережье ухудшают ситуацию.

Одним из загрязнителей океана являются пестициды (вещества для борьбы с вредителями и болезнями растений). Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В настоящее время около 5 млн.т пестицидов поступает на мировой рынок и около 1,5 млн.т этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путём.

Многие страны, имеющие выход в море, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твёрдых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объём захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих

123

веществ, поступающих в Мировой океан. Поэтому при организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга (сброс отходов в океан с целью захоронения), определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объёмов сброса в море необходимо проводить расчёты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.

Проблема дефицита пресной воды

Запасы воды на Земле огромны. Оценочно около 1 млрд. 450 млн. км3, но на долю пресных вод приходится только около 30 млн. км3 воды. Причём из них 68,7% сосредоточено в ледниках, 13,7 – в подземных водах, 0,26 – приходится на долю озёр, 0,006 – рек, 0,02 – почвенная влага, 0,04 – атмосферная влага. Поэтому необходимо говорить о проблеме нехватки пресной воды. Антропогенным источником данной причины является рост численности населения Земли, и как следствие – увеличение потребления пресной воды.

Приведём пример. Так, сегодня Московская область – самый «пьющий» регион России. На территории, составляющей всего 0,4 % площади страны, отбирается около 12 % всех подземных вод, добываемых в Российской Федерации. Водоотбор во многих городах Подмосковья уже в несколько раз превысил величину утвержденных запасов, в результате чего за последние полстолетия подземный сток сократился в 3-4 раза. Такая интенсивность не приводит к добру.

Дефицитом становится чистая вода. 1,2 млрд. людей живут без чистой питьевой воды, 2,3 – без очистных сооружений для использования загрязнённой воды. Растут расходы воды на орошение, сейчас это – 3300 км3 в год, в 6 раз больше стока одной из самых многоводных рек мира – Миссисипи. Широкое использование грунтовых вод ведёт к снижению их уровня. В Пекине, например, за последние годы он упал на 4 м.

На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

124

8. ПРОЕКТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

Перед реконструкцией водного объекта города составляется рабочий проект. Типовой рабочий проект включает в себя следующие разделы:

•инженерно-геодезические изыскания;

•мероприятия по организации строительства;

•расчеты стоимости строительных работ;

•чертежи проектируемых объектов;

•охрана окружающей среды;

•оценка воздействия на окружающую среду.

Инженерно-геодезические изыскания

Инженерно-геодезические изыскания выполняются в соответствии с техническим заданием. По результатам изысканий составляется технический отчёт. При этом составляются ведомости сооружений и древесной растительности водного объекта, эскизы гидротехнических сооружений, продольный и поперечный профили, топографический план масштаба 1:500. Топографо-геодези- ческие работы производятся в соответствии с документами.

В технический отчёт включаются:

•общие сведения;

•опорная высотная геодезическая основа;

•инженерно-геодезические изыскания по трассе объекта;

•камеральная обработка измерений.

Выполняются: отыскание исходных геодезических пунктов (реперов), проложение ходов технического нивелирования, корректура съёмки масштаба 1:500, нивелирование поперечных профилей, нивелирование продольного профиля и разбивка пикетажа.

Определяются:

• геологическое строение;

125

•гидрогеологические условия;

•коррозионные свойства грунтов;

•состав и физико-механические свойства грунтов.

В технический отчет по выполненным работам включают схему с расположением буровых скважин, М 1:500; таблицу показателей физических свойств грунтов; таблицу физико-механических характеристик грунтов; оценку степени коррозионной агрессивности грунтов к углеродистой стали; ведомость лабораторных анализов грунтов; необходимые графические приложения.

Работы выполняются согласно требованиям руководящих документов.

Мероприятия по организации строительства

Определяются:

•технико-экономические показатели;

•характеристика условий и особенности строительства;

•продолжительность строительства;

•потребность строительства в рабочих кадрах;

•последовательность строительства. Разрабатываются:

•технология строительства;

•мероприятия по технике безопасности;

•ведомость объемов основных строительных, монтажных и специальных строительных работ;

•ведомость потребных ресурсов.

При определении стоимости строительства составляются:

•сводный сметный расчет стоимости строительства;

•смета на вынос проекта в натуру;

•объектный сметный расчет на строительство;

•локальные сметы;

•расчёт стоимости экспертных работ;

126

• приложения (письма о согласовании, протоколы испытаний). Выполняются: генплан М 1:500; стройгенплан М 1:500; продольный и

поперечный профили; чертежи отдельных элементов конструкций.

Охрана окружающей среды

Раздел «Охрана окружающей среды» является неотъемлемой и обязательной частью проектной документации на строительство, расширение, реконструкцию хозяйственного или промышленного объекта.

Вразделе «Охрана окружающей среды» рассматриваются вопросы экологической безопасности в связи с намечаемой хозяйственной деятельностью. Он содержит проектные разработки по охране окружающей природной среды с элементами экологического нормирования, которые необходимо учитывать при проектировании, реализации и контроле за намечаемой хозяйственной деятельностью.

Разработанный раздел "Охрана окружающей среды" включается в документацию, представляемую на Государственную экологическую экспертизу

(ГЭЭ).

Разработка проектной документации требует наличия соответствующей лицензии.

Документация «Охрана окружающей среды» разрабатывается в соответствии с пособием по разработке проектной документации «Охрана окружающей среды», документами .

Вотчет включаются разделы:

•сведения о проектируемом объекте;

•охрана и рациональное использование земельных ресурсов;

•охрана воздушного бассейна района расположения объекта от загряз-

нения;

•охрана поверхностных и подземных вод от истощения и загрязнения;

•охрана окружающей среды при складировании (утилизации) отходов;

127

•охрана растительного и животного мира;

•мероприятия по охране атмосферного воздуха от загрязнения, поверхностных и подземных вод от истощения и загрязнения, по охране почв, утилизации отходов, защите от шума и вибраций.

Как правило, подразделами являются:

•краткая характеристика проектируемого объекта;

•современное состояние объекта и гидротехнических сооружений;

•характеристика земель района расположения объекта;

•воздействие объекта на территорию, условия землепользования и геологическую среду;

•охрана земель от воздействия объекта;

•краткая характеристика физико-географических и климатических условий участка;

•гидрологическая характеристика объекта;

•характеристика выпусков и их ведомственная принадлежность;

•гидрохимическая характеристика объекта;

•мероприятия по уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмо-

сферу;

•мероприятия по охране поверхностных и подземных вод;

•мероприятия по охране почв;

•мероприятия по утилизации отходов;

•мероприятия по защите от шума и вибрации;

•ситуационный план;

•рыбохозяйственная характеристика объекта;

•протоколы количественного химического анализа воды;

•результаты химических и бактериологических анализов воды;

•результаты анализов проб грунта.

128

Оценка воздействия на окружающую среду

Раздел разрабатывается на основании утвержденного «Положения», законодательных и нормативных актов Российской Федерации, регулирующих ин- вестиционно-строительную деятельность, направленных на защиту окружающей среды, нормативных актов Госстроя России, Госкомэкологии России и других министерств и ведомств.

Отчет состоит из разделов:

•оценка существующего состояния компонентов окружающей среды района размещения проектируемого объекта;

•воздействие объекта на окружающую среду.

В отчет включаются подразделы:

•атмосфера и загрязненность атмосферного воздуха;

•общие сведения о климатических условиях, состоянии воздушного бассейна и расположении проектируемого объекта;

•гидросфера, состояние и загрязненность поверхностных водных объектов;

•оценка существующего состояния территории и геологической среды;

•характеристика растительного и животного мира;

•характеристика использования территории размещения объекта;

•характеристика проектируемого объекта;

•проектные решения;

•воздействие объекта на атмосферный воздух;

•воздействие объекта на поверхностные воды;

•воздействие объекта на территорию, условия землепользования и геологическую среду;

•воздействие отходов на состояние природной среды;

•воздействие объекта на растительный и животный мир;

•воздействие объекта на социальные условия и здоровье населения;

•общая характеристика воздействия проектируемого объекта на окружающую среду.

129

9. ФЕДЕРАЛЬНЫЕ, БАССЕЙНОВЫЕ И ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ В ВОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Общая характеристика

Государственное управление в области использования и охраны вод осуществляют МПР России, Федеральное агентство водных ресурсов (Росводресурсы) и Федеральная служба по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор). Как известно, МПР России осуществляет нормативно-правовое регулирование водных отношений. За Росводресурсами закреплено осуществление функций по оказанию государственных услуг и управлению федеральным имуществом. В частности именно поэтому Росводресурсам доверено владение, пользование и распоряжение федеральными водными объектами, заключение договоров водопользования, государственный учет вод и гидротехнических сооружений. В свою очередь Росприроднадзору доверено осуществление контроля и надзора за состоянием, использованием и охраной водного фонда, за безопасностью ГТС. В конечном итоге государственное управление в области водных отношений предполагает управление собственностью на водные и водохозяйственные объекты.

Важнейшая функция государственного управления - планирование рационального использования водных объектов - осуществляется посредством разработки схем комплексного использования и охраны водных ресурсов.

Устанавливаются также лимиты водопользования, представляющие собой предельно допустимые объемы изъятия водных ресурсов или сброса сточных вод. Кроме того, для каждого субъекта РФ устанавливаются квоты изъятия (забора) воды.

Управление использованием и охраной вод как принадлежащего государству жизненно важного ресурса предполагает постоянное получение сведений об их состоянии, наблюдение за ними, что достигается посредством учета и реестра водных объектов, мониторинга за их состоянием и контроля (надзора) в области водных отношений.

130

Важное значение в области водных отношений имеют возникшие в ходе административной реформы административные регламенты исполнения государственных функций и оказания государственных услуг. В области водного хозяйства могут быть приняты административные регламенты по предоставлению водных объектов в пользование (принятие соответствующего решения или заключение договора водопользования), ведению водного реестра, предоставлению сведений о состоянии водного объекта.

Контроль и надзор за использованием и охраной вод в рамках системы МПР осуществляются Федеральной службой по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор).

Росприроднадзор осуществляет контроль и надзор:

-за использованием и охраной водных объектов;

-за безопасностью гидротехнических сооружений (соблюдением норм и правил безопасности), кроме промышленных, энергетических и судоходных гидротехнических сооружений;

государственный земельный контроль в пределах своей компетенции в отношении земель водного фонда и особо охраняемых природных территорий.

Отношения по использованию и охране вод подконтрольны как подчиненному МПР Росприроднадзору, так отчасти и Ростехнадзору, подчиненному Правительству РФ. О названных органах приняты Постановления Правительства Российской Федерации от 16 июня 2004 г. N 282 "Об утверждении Положения о Федеральном агентстве водных ресурсов", от 30 июля 2004 г. N 400 "Об утверждении положения о Федеральной службе по надзору в сфере природопользования и внесении изменений в Постановление Правительства РФ от 22 июля 2004 г. N 370" , от 30 июля 2004 г. N 401 "О Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору".

Ростехнадзор осуществляет не только функции по контролю и надзору, но и принимает нормативно-правовые акты в сфере охраны окружающей среды

вчасти, касающейся ограничения негативного техногенного воздействия (в том

131

числе в области обращения с отходами производства и потребления), безопасного ведения работ, связанных с использованием и охраной недр, безопасности электрических и тепловых установок и сетей, безопасности гидротехнических сооружений на объектах промышленности и энергетики.

Итак, в полномочия Ростехнадзора входит контроль и надзор за соблюдением собственниками гидротехнических сооружений и эксплуатирующими организациями норм и правил безопасности ГТС на объектах промышленности и энергетики. В этом смысле Ростехнадзор отвечает за некоторые стратегически важные аспекты функционирования водного хозяйства. В связи с передачей ГТС промышленного и энергетического назначения в ведение Ростехнадзора возникает вопрос, какие же гидротехнические сооружения относятся к компетенции системы МПР, а именно Росприроднадзору. К их числу методом исключения следует отнести гидротехнические сооружения, обслуживающие сельское хозяйство, жилищно-коммунальный комплекс, водоснабжение.

Поскольку названные контрольно-надзорные органы взаимодействуют, то целесообразно устраивать совместные проверки и совместные контрольные комиссии. В частности они могут быть при контроле и надзоре в целях обеспечения безопасной работы ГТС комплексного назначения (для разных отраслей экономики).

Образование двух контрольно-надзорных органов имеет под собой веские основания. Один орган при Правительстве РФ отвечает за наиболее важные аспекты безопасности, в частности, касающиеся водного хозяйства. Другой орган - Служба при МПР отвечает только за правомерность природопользования, включая и водопользование. Природоресурсное ведомство (МПР) в любом случае должно иметь контрольно-надзорную службу, и чем последняя самостоятельнее, тем лучше. В свою очередь, Правительство РФ может опираться на независимый от министерств орган, отвечающий за безопасность.

Согласно новому ВК РФ, государственные инспекторы имеют право проверять соблюдение требований к использованию и охране водных объектов, со-

132

ставлять по результатам проверок акты и представлять их для ознакомления водопользователям.

Государственные инспекторы дают обязательные для исполнения предписания об устранении выявленных в результате проверок нарушений, условий использования водных объектов и контролируют своевременное исполнение указанных предписаний. Стороны договора водопользования уведомляются в письменной форме о результатах проверок, выявленных нарушениях условий использования водных объектов.

Госинспекторы предъявляют физическим и юридическим лицам требования о проведении необходимых мероприятий по охране водных объектов, а также подают соответствующие иски.

В помощь контролирующим органам привлекаются научно-исследо- вательские, проектно-изыскательские и другие организации для проведения соответствующих анализов, проб, осмотров и выдачи заключений в случаях аварий на водных объектах.

Кроме того, государственные инспекторы осматривают и при необходимости могут задерживать суда и другие плавучие средства, допустившие загрязнение с судов нефтью, вредными веществами, сточными водами или мусором, либо не принявшие необходимых мер по предотвращению такого загрязнения водных объектов. Данное полномочие распространяется и на иностранные суда.

Решения органов исполнительной власти, осуществляющих водный контроль и надзор, являются обязательными для исполнения всеми участниками водных отношений. Они могут быть обжалованы в судебном порядке.

Под федеральный контроль подпадают внутренние морские воды и территориальное море России, трансграничные водные объекты, поверхностные водные объекты на территориях двух и более субъектов РФ, водные объекты и их части, используемые для обороны страны и безопасности государства федеральными транспортом и энергетикой. В этот перечень попадают также водные

133

объекты – среда обитания анадромных и катадромных видов рыб, рыбохозяйственные заповедные зоны, особо охраняемые природные территории федерального значения.

Федеральными органами контролируются водные объекты и их части, используемые:

-для нужд городов с населением в 100 тыс. человек и более;

-для нужд предприятий и организаций, забирающих (сбрасывающих) воду объемом более 15 млн. куб. м в год.

Влюбом случае следует учесть, что проверкам Росприроднадзора подлежат не только хозяйствующие субъекты, но и уполномоченные государственные или муниципальные органы, вступающие в договорные отношения. Речь идет о Росводресурсах, а также о соответствующих органах субъектов РФ (министерства, комитеты). Не должны выпадать из поля зрения Росприроднадзора

имуниципальные органы.

Бассейновые соглашения и советы, другие бассейновые методы управления

Бассейновые соглашения о восстановлении и охране водных объектов – важный организационно-правовой механизм, призванный обеспечить большую гибкость и динамичность государственного управления в сфере водного хозяйства. Правовая основа этого механизма была заложена в ст. 120 ВК РФ 1995 г. Новый ВК РФ 2006 г. не предусматривает, но и не запрещает сам институт бассейновых соглашений, а следовательно, их можно будет заключать впоследствии.

Преимущество названных соглашений заключается в возможности координировать и объединять усилия по охране и восстановлению водных объектов в рамках экосистем крупных речных бассейнов, вне зависимости от административных границ. В сущности, бассейновые соглашения для водной системы должны играть ту же роль, что договора водопользования для отдельных водных объектов. Но у этих бассейновых договоров, даже судя по названию, более

134

природоохранный характер. Это тем более важно потому, что наша страна располагает крупнейшими реками Евразии от истоков до устья (Волга, Обь, Енисей, Лена) и обладает уникальной возможностью решения важнейших экологоэкономических проблем на основе бассейнового по своему характеру управления. Удачный опыт бассейнового управления в России относится к советскому времени, но в условиях демократической России первые бассейновые соглашения были заключены в 1993 - 1994 гг. К 2003 г. было подписано около 20 таких соглашений по крупнейшим водным системам России.

Отечественные бассейновые советы, согласно водному законодательству, остаются совещательными органами. Их иногда справедливо именуют бассейновые совещания.

Долгое время Правительством Российской Федерации не был определен статус бассейновых советов. Практически первым шагом в этом направлении стало принятие Постановлений Правительства РФ от 30 ноября 2006 г. N 727 "О порядке создания и деятельности бассейновых советов" и от 30 ноября 2006 г. N 728 "О гидрографическом и водохозяйственном районировании территории Российской Федерации и утверждении границ бассейновых округов".

Бассейновые советы создаются решением Росводресурсов сроком на пять лет, их возглавляет руководитель территориального органа Росводресурсов, заседания протоколируются, а решения принимаются простым большинством голосов. В настоящее время в данный орган входят следующие заинтересованные стороны: федеральные органы, органы субъектов Федерации и органы власти местного самоуправления, водопользователи, общественные объединения и общины коренных малочисленных народов. В бассейновые советы включаются в том числе представители Росприроднадзора, Ростехнадзора, Росгидромета, Росрыболовства, Россельхознадзора. Количественный и персональный состав советов утверждается Росводресурсами по представлению заинтересованных сторон.

135

Бассейновые советы компетентно обсуждают проблемы водохозяйственного комплекса бассейна, вырабатывают согласованную бассейновую программу совместных действий и представляют ее соответствующим органам власти, что затем отражается в бюджетах различных уровней. Удачными были действия бассейнового совета по Северной Двине относительно целлюлознобумажных комбинатов - основных загрязнителей речного бассейна. Совет способствовал не только совершенствованию очистки вод, но и снижению водопотребления, внедрению оборотных систем водоснабжения, изъятию из технологического цикла токсичных веществ.

Положительный опыт бассейновых соглашений и советов (это как межтерриториальные, так и межведомственные организации) накоплен во многих странах мира. В ряде европейских государств (Франция, Испания) бассейновые коллегиальные органы являются ключевыми органами в управлении водным хозяйством, имеют на то соответствующие финансовые и административные полномочия. Их значение столь велико, что они нередко образно, но отнюдь не преувеличенно, именуются бассейновыми парламентами. В основе этой демократической системы управления лежит привлечение на паритетной основе представителей всех заинтересованных в охране и использовании вод сторон: государственных органов различных уровней, водопользователей, предпринимателей, общественности. В США сотрудничество между федеральными и региональными органами в сфере водного хозяйства выражается не только в бассейновых органах управления, но и в специальных бассейновых соглашениях. Так, например, с 1961 г. по речной системе Делавэр в рамках бассейновой комиссии и согласно бассейновому договору сотрудничают четыре штата и федеральное правительство. В соседней Канаде с 60-х гг. XX в. между федеральными органами и провинциями было подписано около сотни соглашений по охране вод.

Бассейновые подходы в управлении российским водным хозяйством не исчерпываются лишь бассейновыми соглашениями и советами. Это можно про-

136

следить на примере Волжско-Камского бассейна, официально признанного в 1994 г. экологически неблагополучным регионом. Чуть ранее, в 1991 г., была создана Волжская природоохранная прокуратура. В нее входило 15 межрегиональных подразделений. Такой межрегиональный прокурорский надзор позволял вникнуть в существо вопросов и конфликтов. В результате Волжская прокуратура накопила удачный опыт в деле охраны природы. В частности, она надзирает за соблюдением не только водного, но и лесного законодательства. Волжская прокуратура в 1998-2000 гг. выявила в бассейне около 1170 затопленных и полузатопленных плавательных средств, половина из которых оказалась бесхозной.

В последние годы готовится законопроект "Об экологическом оздоровлении реки Волги и ее притоков, о восстановлении и сохранении природных комплексов Волжского бассейна". Как видно из названия законопроекта, он характерезуется бассейновым принципом управления и пониманием Волжского бассейна как одной большой экосистемы, находящейся под наблюдением государственного комплексного мониторинга.

Бассейновый характер носит даже охрана малых и средних рек, являющихся в степной зоне источником водоснабжения для населенных пунктов, промышленности, сельского хозяйства.

Такова ситуация в Ростовской области, где из-за распашки земли до уреза воды местные реки лишились подпитки за счет ручьев и родников и в результате обезводились. Наблюдается также заиление, зарастание и заболачивание этих маломощных по своей природе рек. Но чтобы оздоровить реки, нужно вначале провести их паспортизацию, на основе которой и разрабатываются планы восстановления водности рек. Приведенные водотоки находятся в федеральной собственности, но заботу о них проявляют и областная администрация, и муниципалитеты.

Проводятся следующие мероприятия: очистка водоохранных зон, контроль за размещением отходов, контроль за состоянием русла. Задачи охраны

137

малых и средних рек связаны и с противопаводковыми мерами. В период ледохода из-за обилия препятствий (не приспособленные к ледоходу мосты, остатки прежних мостов, переходы и полузапруды для лова рыбы) возникали заторы, усугубляющие половодье и вызывающие подтопление построек.

Федеральные и региональные полномочия

К полномочиям органов государственной власти Российской Федерации в области водных отношений относятся:

-владение, пользование, распоряжение водными объектами, находящимися в федеральной собственности;

-разработка, утверждение и реализация схем комплексного использования и охраны водных объектов и внесение изменений в эти схемы;

-осуществление федерального государственного контроля и надзора за использованием и охраной водных объектов;

-организация и осуществление государственного мониторинга водных объектов;

-установление порядка ведения государственного водного реестра и его ведение;

-утверждение порядка подготовки и принятия решения о предоставлении водного объекта в пользование, порядка подготовки и заключения договора водопользования;

-определение порядка создания и осуществления деятельности бассейновых советов;

-гидрографическое и водохозяйственное районирование территории Российской Федерации;

-установление ставок платы за пользование водными объектами, находящимися в федеральной собственности, порядка расчета и взимания такой платы;

138

-установление порядка утверждения нормативов допустимого воздействия на водные объекты и целевых показателей качества воды в водных объектах;

-территориальное перераспределение стока поверхностных вод, пополнение водных ресурсов подземных водных объектов;

-утверждение правил использования водных ресурсов водохранилищ и правил технической эксплуатации и благоустройства водохранилищ;

-установление режимов пропуска паводков, специальных попусков, наполнения и сработки (выпуска воды) водохранилищ;

-определение порядка осуществления государственного контроля и надзора за использованием и охраной водных объектов;

-определение порядка резервирования источников питьевого водоснаб-

жения;

-установление порядка использования водных объектов для взлета, посадки воздушных судов;

-осуществление мер по предотвращению негативного воздействия вод и ликвидации его последствий в отношении водных объектов, находящихся в федеральной собственности и расположенных на территориях двух и более субъектов Российской Федерации;

-утверждениеметодикиисчислениявреда, причиненноговоднымобъектам;

-определение критериев отнесения объектов к объектам, подлежащим федеральному государственному контролю и надзору за использованием и охраной водных объектов, региональному государственному контролю и надзору за использованием и охраной водных объектов;

-утверждение перечней объектов, подлежащих федеральному государственному контролю и надзору за использованием и охраной водных объектов;

-установление перечня должностных лиц, осуществляющих федеральный государственный контроль и надзор за использованием и охраной водных объектов.

139

К полномочиям органов государственной власти субъектов Российской Федерации в области водных отношений относятся:

-владение, пользование, распоряжение водными объектами, находящимися в собственности субъектов Российской Федерации;

-установление ставок платы за пользование водными объектами, находящимися в собственности субъектов Российской Федерации, порядка расчета

ивзимания такой платы;

-участие в деятельности бассейновых советов;

-разработка, утверждение и реализация программ субъектов Российской Федерации по использованию и охране водных объектов или их частей, расположенных на территориях субъектов Российской Федерации;

-резервирование источников питьевого водоснабжения;

-осуществление регионального государственного контроля и надзора за использованием и охраной водных объектов, за исключением водных объектов, подлежащих федеральному государственному контролю и надзору;

-утверждение правил пользования водными объектами для плавания на маломерных судах;

-утверждение правил охраны жизни людей на водных объектах;

-участие в организации и осуществлении государственного мониторинга водных объектов;

-осуществление мер по предотвращению негативного воздействия вод и ликвидации его последствий в отношении водных объектов, находящихся в собственности субъектов Российской Федерации;

-осуществление мер по охране водных объектов, находящихся в собственности субъектов Российской Федерации;

-утверждение перечней объектов, подлежащих региональному государственному контролю и надзору за использованием и охраной водных объектов;

140

-установление перечня должностных лиц, осуществляющих региональный государственный контроль и надзор за использованием и охраной водных объектов.

Российская Федерация передает органам государственной власти субъектов Российской Федерации следующие полномочия:

-предоставление водных объектов или их частей, находящихся в федеральной собственности и расположенных на территориях субъектов Российской Федерации, в пользование на основании договоров водопользования, решений

опредоставлении водных объектов в пользование;

-осуществление мер по охране водных объектов или их частей, находящихся в федеральной собственности и расположенных на территориях субъектов Российской Федерации;

-осуществление мер по предотвращению негативного воздействия вод и ликвидации его последствий в отношении водных объектов, находящихся в федеральной собственности и полностью расположенных на территориях субъектов Российской Федерации.

Названные функции не распространяются на водохранилища, которые полностью расположены на территориях соответствующих субъектов Российской Федерации и использование водных ресурсов которых осуществляется для обеспечения питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения двух и более субъектов Российской Федерации. Перечень таких водохранилищ устанавливается Правительством РФ.

Средства на осуществление передаваемых в соответствии со ст. 26 ВК РФ 2006 г. полномочий предоставляются в виде субвенции из федерального бюджета. Эти средства носят целевой характер и не могут быть использованы на другие цели. В случае использования указанных средств не по целевому назначению федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по контролю и надзору в финансово-бюджетной сфере, вправе осуществить взыскание указанных средств в порядке, установленном законодательством

141

Российской Федерации. Контроль за расходованием средств на осуществление переданных полномочий проводится уполномоченным федеральным органом исполнительной власти, Счетной палатой Российской Федерации.

Уполномоченный федеральный орган исполнительной власти вправе принимать нормативные правовые акты по вопросам переданных полномочий, а также издавать обязательные для исполнения методические указания и инструктивные материалы по осуществлению переданных полномочий органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации.

Уполномоченный федеральный орган исполнительной власти:

-осуществляет согласование структуры уполномоченных органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, осуществляющих переданные полномочия;

-осуществляет надзор за правовым регулированием, осуществляемым органами государственной власти субъектов Российской Федерации по вопросам переданных полномочий, с правом направления обязательных для исполнения предписаний об отмене нормативных правовых актов субъектов Российской Федерации или о внесении в них изменений;

-осуществляет контроль и надзор за исполнением органами государственной власти субъектов Российской Федерации переданных полномочий с правом направления предписаний об устранении выявленных нарушений, а также о привлечении к ответственности должностных лиц, исполняющих обязанности по осуществлению переданных полномочий;

-подготавливает предложения об изъятии соответствующих полномочий

уорганов государственной власти субъектов Российской Федерации и вносит эти предложения при необходимости в Правительство Российской Федерации для принятия соответствующего решения;

-устанавливает содержание и формы представления отчетности об осуществлении переданных полномочий и в случае необходимости целевые прогнозные показатели.

142

Кполномочиям органов местного самоуправления в отношении водных объектов, находящихся в собственности муниципальных образований, относятся:

-владение, пользование, распоряжение такими водными объектами;

-осуществление мер по предотвращению негативного воздействия вод и ликвидации его последствий;

-осуществление мер по охране таких водных объектов;

-установление ставок платы за пользование такими водными объектами, порядка расчета и взимания этой платы.

Кполномочиям органов местного самоуправления муниципальных районов, городских округов в области водных отношений, кроме полномочий собственника, относится установление правил использования водных объектов общего пользования, расположенных на территориях муниципальных образований, для личных и бытовых нужд.

Кполномочиям органов местного самоуправления городских, сельских поселений, городских округов в области водных отношений, кроме полномочий собственника, относится предоставление гражданам информации об ограничениях водопользования на водных объектах общего пользования, расположенных на территориях муниципальных образований.

143

10. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Использование водных ресурсов в народном хозяйстве страны в современных условиях не может быть четко организовано без всестороннего государственного изучения и учета. Необходимо точно знать, где и в каком объеме, какого качества требуются водные ресурсы, каков объём возвратных вод, а так же то количество природных водных ресурсов, на которое можно рассчитывать в каждом рассматриваемом районе. Определить количество и качество располагаемых водных ресурсов в различных речных бассейнах позволяют постоянные гидрологические и гидрохимические наблюдения. Предсказать объемы и качество водных ресурсов можно, используя методы, разработанные в рамках таких наук, как гидрология, гидравлика, комплексное использование и охрана водных ресурсов. Надежная работа любого водохозяйственного объекта зависит от того, насколько правильно удалось предсказать изменение объема стока и качества вод.

Вместе с тем контроль невозможен без постоянного наблюдения за количеством и качеством водных ресурсов. В целях оценки состояния государственного водного фонда на территории Российской Федерации организуют мониторинг вод, который проводят в рамках мониторинга окружающей природной среды. Структуру, содержание и порядок осуществления мониторинга вод устанавливает Правительство Российской Федерации.

Поверхностные водные ресурсы и подземные источники оцениваются по следующим показателям: норма стока; среднемноголетними расходами воды; коэффициентами изменчивости среднегодовых расходов; среднегодовыми расходами с обеспеченностью 75 и 95%; внутригодовым распределением стока по месяцам для среднего и маловодного года; испарением с водной поверхности в различные по водности годы; испарением с поверхности суши; наименьшими значениями среднемесячных расходов (обеспеченностью 75 и 95%) для оросительного сезона и осеннее зимнего периода. Эти параметры рассчитываются на

144

основе систематических гидрометеорологических наблюдений на водных объектах.

В нашей стране организованы специальные наблюдения за изменением состояния биосферы, которые необходимы для оценки состояния окружающей и водной среды, а также составления прогноза и выявления тенденций изменения уровней этого состояния. Общегосударственная служба наблюдений и контроля за уровнем загрязнения водных объектов организована на базе наблюдательных, оперативных и научных организаций Гидрометцентра.

Основными принципами в организации контроля состояния окружающей среды являются систематичность и комплексность, что предусматривает одновременно с наблюдениями за загрязнением пресных вод проведение сопутствующих метеорологических, гидрологических и гидробиологических исследований.

Пункты стационарной сети в зависимости от программ наблюдений делятся на четыре категории.

Пункты I категории размещаются на водных объектах особо важного народно-хозяйственного значения, устьевых участках и замыкающих створах основных крупных речных бассейнов, в местах нерестилищ и зимовий ценных рыб.

Пункты II категории устраивают на водных объектах, прилегающих к районам промышленных городов и рабочих поселков, население которых использует воду для питьевых и хозяйственных нужд, и на участках массового отдыха населения, имеющих большое рыбохозяйственное значение; в местах сброса коллекторно-дренажных вод, отводимых с сельскохозяйственных угодий; на замыкающих створах рек, по которым составляются водохозяйственные балансы с характеристикой качества водных ресурсов; в приустьевой зоне больших притоков крупных рек, озер и водохранилищ.

Пункты III категории предусмотрены на водных объектах, где воздействие на качество воды носит умеренный и слабый характер, т.е. в районах не-

145

больших городов, населенных пунктов, промышленных предприятий, местах отдыха трудящихся, местах поступления стока с сельхозугодий.

Пункты IV категории размещаются на водных объектах, которые не подвержены прямому воздействию загрязнений (фоновые участки).

Перечень наблюдаемых ингредиентов и показателей качества воды на пунктах стационарной сети определяется химическим составом и объемом сточных вод. Обязательными для всех пунктов наблюдательной сети являются следующие показатели: температура воды, взвешенные вещества, минерализация, цветность воды, мутность, диоксид углерода, водородный показатель, биохимическое потребление кислорода, запахи, основные ионы, биогенные компоненты, а также загрязняющие вещества: нефтепродукты, детергенты, летучие фенолы, пестициды, соединения тяжелых металлов.

Кроме этого, мониторинговые гидрохимические наблюдения ведутся самими водопользователями. На ряде предприятий существуют специализированные лаборатории по оценке качества сбрасываемой воды.

Систематическая и экстренная информация об изменениях уровня загрязнения водных объектов под влиянием хозяйственной деятельности или гидрометеорологических условий позволяет прогнозировать и предупреждать возможные загрязнения.

Анализ результатов наблюдений используется для составления рекомендаций по рациональному использованию водных ресурсов, годовых и перспективных планов развития народного хозяйства, а также для проектирования промышленных предприятий, водохозяйственных сооружений, планирования размещения крупных промышленно-энергетических и сельскохозяйственных комплексов.

Водный кадастр

Государственный учет вод и их использование является важнейшим звеном в системе планирования и рационального использования водных ре-

146

сурсов РФ. Он осуществляется за счет государства по единому общегосударственному принципу, на основе системы государственного учета вод и водного кадастра.

В России существует единая система государственного учета и использования водных ресурсов. В систему включены различные предприятияводопользователи, соответствующие местные и республиканские органы.

Основная задача государственного учета вод и их использования состоит в установлении количества и качества вод, составляющих единый государственный водный фонд, и данных об использовании их для нужд населения и народного хозяйства. Этот учет включает измерение и первичный учет количества и качества поверхностных и подземных водных ресурсов, количества забираемых и сбрасываемых вод, обобщение и выдачу потребителям данных первичного учета.

Все водопользователи ведут учет потребляемых и сбрасываемых вод по количественным и качественным показателям, представляя статистическую отчетность в соответствующие организации, которые располагают вычислительными центрами и имеют возможность проводить контроль за правильностью ведения отчетности. После необходимых обобщений по речным бассейнам, министерствам (ведомствам), отраслям народного хозяйства, республикам (зонам республик) данные передают в головной вычислительный центр, где обобщают отчетность в целом по стране. Такая организация учета и использования вод значительно упрощает обработку данных, улучшает анализ использования водных ресурсов и способствует более рациональному планированию водопотребления и водоотведения.

Полученные материалы используют для составления сборников основных показателей использования вод в стране и водного кадастра РФ.

Государственный водный кадастр (ГВК) Российской Федерации является государственным регистрационным документом водных объектов и водопользователей и содержит совокупность официальных сведений о состоянии и использовании водных объектов и их водных ресурсов, а также о водопользователях.

147

Порядок ведения ГВК, являющегося юридическим документом и служащим основанием для принятия соответствующих управленческих судебных и иных решений, устанавливает Правительство Российской Федерации. Сведения, содержащиеся в ГВК, могут быть опровергнуты только в судебном порядке.

Государственный водный кадастр (ГВК) представляет собой систематизированный, постоянно пополняемый и при необходимости уточняемый свод сведений о водных объектах (составляющий единый государственный водный фонд), водных ресурсах, режиме, качестве и использовании вод, а также о водопользователях.

Первый водный кадастр был издан в 1933-1940 гг. Государственным гидрологическим институтом. Он включал в себя материалы по режиму рек

СССР, сведения об уровнях воды, о водных ресурсах отдельных районов. Современный ГВК включает данные учета вод по количественным и ка-

чественным показателям, регистрации водопользователей, а также данные учета использования вод. Основная задача ГВК – обеспечение народного хозяйства необходимыми данными о водных объектах, водных ресурсах, режиме, качестве и использовании вод, а также о водопользователях.

В соответствии с видами водных объектов и распределением обязанностей по изучению и использованию вод ГВК включает следующие разделы и подразделы:

1.Поверхностные воды.

1.1.Реки и каналы.

1.2.Озера и водохранилища.

1.3.Качество вод суши.

1.4.Селевые потоки.

1.5.Ледники.

1.6.Моря и морские устья рек.

2.Подземные воды.

3.Использование вод.

148

Ежедневные, многолетние наблюдаемые и фондовые данные ГВК издают по территориям, бассейнам рек, озерам, а по разделу «Подземные воды» – по гидрогеологическим регионам.

Для систематического обновления и пополнения Государственного водного кадастра в РФ создана специальная автоматизированная информационная система.

Информационный банк данных государственного учета вод и их использования положен в основу для ведения государственного водного кадастра, который включает сведения о водных ресурсах, данные учета использования вод и регистрации водопользования. Его систематически пополняют и уточняют сведениями о водных объектах, составляющих единый государственный фонд, о качестве использования вод, о водопользователях. Источником сведений служит общегосударственная сеть гидрологических постов и станций, расположенных на реках, озерах, водохранилищах, головных сооружениях каналов, составляющих опорную гидрологическую сеть.

Для ведения Государственного водного кадастра создается специальная автоматизированная информационная система, состоящая из трех отраслевых подсистем (поверхностные воды, подземные воды, использование вод) и трех функциональных подсистем (подготовка информации, обработка и доведение ее до потребителя).

149

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ К КУРСУ

1.Что такое водное хозяйство и основные его элементы?

2.Перечислите основные объекты водного хозяйства.

3.Дайте общее понятие водохозяйственных комплексов.

4.Что понимается под водопотребителями и водопользователями?

5.Дайте классификацию водохозяйственных комплексов.

6.Что такое водохозяйственные системы? Какова связь и отличие ВХК и

ВХС?

7.Покажите примеры территориального перераспределения стока в России.

8.Раскройте понятие «водопользователи».

9.Назовите отрасли-водопотребители.

10.Что такое водоотведение?

11.Раскройте принципы и задачи управления водным хозяйством.

12.Перечислите показатели качества водных ресурсов и принципы их

учета.

13.Что такое государственный мониторинг водных объектов?

14.Назовите цели, задачи и объекты водного кадастра.

15.Что такое норма годового стока? Как ее определяют при наличии многолетних гидрометрических наблюдений, какие условия при этом должны выполняться?

16.Как определить норму стока при недостаточности или отсутствии данных наблюдений?

17.Что понимают под обеспеченностью гидрологической характеристики? Какие параметры необходимо знать, чтобы построить аналитическую кривую обеспеченности?

18.По каким параметрам определяют ординаты аналитической кривой трехпараметрического гамма-распределения? Охарактеризуйте методы расчета.

150

19.Какие параметры служат для определения ординаты аналитической биноминальной кривой? Перечислите методы расчета.

20.Как построить эмпирическую кривую обеспеченности, если имеется ряд гидрометрических наблюдений? Для чего необходима эта кривая?

21.В чем заключается расчет внутригодового распределения стока методом компоновки, когда он применим и в чем его отличие от метода реального года?

22.Что понимают под расчетным максимальным расходом воды? Как назначают обеспеченность этого расхода при проектировании гидротехнических сооружений и гидромелиоративных систем?

23.Как определить расчетный максимальный расход при наличии многолетних наблюдений и при их отсутствии?

24.Когда и почему необходимо регулировать речной сток? Назовите задачи и виды регулирования стока.

25.В чем суть суточного и недельного регулирования стока? Когда эти виды регулирования применяют?

26.Что такое водохранилище? Дайте характеристики водохранилищ, основные составляющие объема и нормативные уровни водохранилищ.

27.Перечислите основные условия, определяющие мертвый объем водохранилища и соответствующий ему уровень.

28.Что следует понимать под расчетной обеспеченностью отдачи, как она назначается и как влияет на полезный объем водохранилища?

29.Каковы причины заиления водохранилищ? Как определить объем и срок заиления? Перечислите основные мероприятия по уменьшению заиления.

30.Какие виды потерь имеют место при сооружении водохранилищ? Назовите причины их возникновения и мероприятия по снижению.

151

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Авакян А.Б. Водохранилища / А.Б. Авакян, В.П. Салтанкин, В.А. Ша-

рапов. – М.: Мысль, 1987. – 328 с.

2.Авакян А.В. Рациональное природопользование и охрана водных ресурсов: учеб. пособие / А.В. Авакян, В.М. Широков. – Екатеринбург: Виктор, 1994. – 110 с.

3.Авраменко И.М. Природопользование: курс лекций для студентов вузов / И.М. Авраменко. – СПб.: Лань, 2003. – 128 с.

4.Акимова Т.А. Основы экоразвития: учеб. пособие / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин. – М.: Изд-во Рос. эконом. академии, 1994. – 312 с.

5.Воронцов А.П. Рациональное природопользование: учеб. пособие / А.П. Воронцов. – М.: ТАНДЕМ; ЭКМОС, 2000. – 304 с.

6.Железняков Г.В. Инженерная гидрология и регулирование стока: учебник / Г.В. Железняков, Е.Е. Овчаров. – М.: Колос, 1993. – 464 с.

7.Международное руководство по методам расчета основных гидрологических характеристик. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – С. 248.

8.Мусохранов В.Е. Основы рационального природопользования: лесное

хозяйство, водное хозяйство, регулирование речного стока: учеб. пособие: в 3-х ч. / В.Е. Мусохранов, Т.Н. Жачкина. – Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. –

Ч. III. – 255 с.

7.Овчаров Е.Е. Практикум по инженерной гидрологии и регулированию стока: учеб. пособие / Е.Е. Овчаров, Н.Н. Захаровская, Н.В. Прошляков и др. –

М.: Колос, 1995. – 224 с.

8.Смирнов Г.Н. Гидрология и гидротехнические сооружения: учебник / Г.Н. Смирнов, Е.В. Курлович, И.А. Витрешко, И.А. Малыгина; под ред.

Г.Н. Смирнова. – М.: Высш. шк., 1988. – 472 с.

9.Строительные нормы и правила СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. – М.: Стройиздат, 1985. – С. 36.

10.Строительные нормы и правила СНиП 33-01-2003.

11.Гидротехнические сооружения. Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП,

2004.

152