Методические указания по ведению наблюдений за состоянием дна, берегов, состоянием и режимом использования водоохранных зон и изменениями морфометрических особенностей водных объектов или их частей



страница2/4
Дата24.04.2016
Размер0.62 Mb.
ТипМетодические указания
1   2   3   4

7. Мониторинг состояния берегов и режима использования водоохранных зон

Водоохранные зоны (ВОЗ) представляют собой геоэкологические барьеры, функциями которых являются:



  • защита берегов от размыва;

  • биологический дренаж;

  • перевод поверхностного стока в грунтовый (водорегулирующая функция);

  • предотвращение загрязнения водного объекта;

  • сохранение экологических условий переходной зоны от водного объекта к сухопутным системам.

Водоохранные зоны устраиваются вдоль всего водного объекта, согласно Водному кодексу ФЗ-№74 от 01.01.2007. Минимальная ширина ВОЗ в настоящее время назначается по участкам рек, в зависимости от их протяженности (таб. 1, 2). Водоохранная зона устраивается с учетов особенностей местности. В нее включаются поймы рек, овраги и балки надпойменных террас. Ширина водоохранной зоны водохранилища, расположенного на водотоке, устанавливается равной ширине ВОЗ этого водотока. Водоохранная зона магистральных и межхозяйственных каналов совпадает по ширине с полосами землеотвода.

Следует сказать, что установление зависимости ширины водоохранной зоны от длины водного объекта или его вида (река, озеро) недостаточно. Получается, что крупный объект требует большей защиты (регламентируется увеличение ширины водоохранной зоны), а малый объект нуждается в меньшей защите. Защитная роль барьера определяться нагрузкой на систему, а не только его параметрами, тем более геометрическими.

Табл. 1

Минимальная ширина водоохраной зоны рек

[Водный кодекс, 2006].



Протяженность водотока от истока, км

Ширина ВОЗ, м

< 10

50

10 … 50

100

> 50

200

Табл. 2


Минимальная ширина водоохраной зоны водоемов

[Водный кодекс, 2006].



Водоем

Площадь водоема, км2

Ширина ВОЗ, м

Озера, болота

<0.5

50

Море

-

500

В пределах водоохраной зоны выделяется прибрежная водоохранная полоса (ПВП), ширина которой устанавливается в зависимости от уклона берега водного объекта.

Табл.3

Ширина прибрежной водоохраной полосы (ПВП)



в зависимости от уклона берега, м.

[Водный кодекс, 2006].



Обратный или нулевой уклон

I<3

I>3

30

40

50

Ширина водоохранной зоны реки отсчитывается от уреза воды при среднемноголетнем меженном уровне, для водохранилищ - от уреза НПУ.

Регламентируемая ширина водоохранной зоны явно не достаточна для выполнения ее функций в требуемом объеме. Установленная в соответствии с действующими нормативами водоохранная зона занимает площадь порядка 5…10% от площади бассейна. В соответствии с принципом «80/20» - 20% площади водосбора обладают эффективностью 80%, что и определяет минимальную требуемую площадь водоохранной зоны. В этом случае, ширина зоны должна быть увеличена, по сравнению с существующей, в 2…4 раза. Это хорошо соответствует данным о влиянии рассредоточенных стоков на загрязнение водных объектов [Хрисанов, 1993]. При удаленности источника рассредоточенных стоков от реки на расстояние 500 и более метров оказываемое ими влияние снижается и стремится к фоновому уровню. Отсюда в частности следует, что мониторинговые исследования не должны ограничиваться пределами водоохранной зоны, а охватывать большую часть водосборной площади (в идеале всю). Именно этому и отвечает блочная структура мониторинга, описанная выше.
Мониторинг состояния берегов и режима использования водоохранных зон позволяет выявить процессы:


  • эволюционные (естественно - исторические процессы развития);

  • антропогенные (связанные с человеческой деятельностью), в том числе чрезвычайные ситуации (связанные с авариями, катастрофами, стихийными и экологическими бедствиями).

Основными задачами мониторинга являются:



  • своевременное выявление изменений состояния объектов, их оценка, прогноз и выработка рекомендаций по предупреждению и устранению последствий негативных процессов;

  • контроль использования и охрана земель.

Содержание мониторинга прибрежных территорий водного объекта составляют систематические наблюдения (съемки, обследования), выявление изменений и оценка:



  • состояния берегов и водоохранных зон;

  • процессов, связанных с формированием русла, в том числе разрушение берегов, оврагообразование, подтопление и заболачивание водоохранных зон;

  • состояния гидротехнических сооружений.

Оценка состояния прибрежных территории выполняется путем анализа ряда последовательных наблюдений (периодических, постоянных, разовых) и сравнения полученных показателей с допустимыми. Количество и периодичность наблюдений зависит от направленности и интенсивности изменений.

Как указывалось выше, для получения необходимой информации при мониторинге земель применяются:


  • дистанционное зондирование (съемки и наблюдения с космических аппаратов, самолетов, средств малой авиации и др.), что позволяет получить характеристики состояния земель на крупномасштабном уровне. Съемки и наблюдения с помощью малой авиации производятся для локального изучения состояния земель и уточнения аэрокосмической информации;

  • наземные съемки и наблюдения, приводящиеся с использованием стационарных и передвижных лабораторий;

  • расчетные методы позволяющие моделировать и прогнозировать изменение ситуации на объекте, выявлять потенциально опасные зоны, осуществлять оперативное и перспективное планирование хозяйственной, в том числе природоохранной деятельности.

В зависимости от сроков и периодичности проведения, осуществляются три группы наблюдений:



  • базовые (исходные, фиксирующие состояние объектов наблюдений на момент начала ведения мониторинга или начала его очередного периода, например, в начале водохозяйственного года);

  • периодические (позволяющие определить проблемные области с опасностью развития негативных процессов);

  • оперативные (фиксирующие текущие изменения в «аварийных» ситуациях).


8. Мониторинг состояния дна

Наблюдения за изменением состояния дна водных объектов проводятся для отслеживания загрязнения донных отложений и протекания русловых процессов. Процессы формирования русла, связанные с деформациями, оказывают существенное влияние на водный объект, так как приводят к изменению мест обитания водных организмов и объемов жизненного пространства.

Русловые деформации - изменение размеров и положения в пространстве речного русла и отдельных русловых образований, связанное с отложением и перераспределением наносов. Деформации являются результатом протекания русловых процессов, как в русле реки, так и на ее пойме. Деформации могут быть обратимые и необратимые. Обратимые процессы связаны с размывом и отложением наносов, не вызывающие изменения морфологических характеристик реки. Необратимые - это медленно протекающие процессы изменения русла и поймы, вследствие вековых процессов развития реки и хозяйственной деятельности человека.

Различают следующие руслоформирующие факторы:



  • основные - расход воды, сток наносов;

  • ограничивающие, которые сдерживают проявление результатов активного руслоформирующего фактора. Например: выходы неразрываемых пород, базис эрозии, борта долины и др.

Русловые процессы это постоянно происходящие изменения морфологического строения русла водотока и поймы, обусловленные действием текущей воды, поэтому они могут отслеживаться изменениями морфометрических показателей [Рыбкин, 1952]. Обоснование размещения пунктов наблюдений должно учитывать условия руслообразовательных процессов.

Различаю следующие типы русловых процессов: меандрирование, русловая многорукавность, пойменная многорукавность.

Критерием руслоформирования служит относительная транспортирующая способность потока, которая определяется как отношение транспортирующей способности потока (Qтр) к скорости поступления в реку наносов (Gн): Qтр’= Qтр/Gн. Превышение объема поступающих наносов (Gн) над транспортирующей способностью потока (Qтр) приводит к их осаждению (Qтр’1). В случае если объем поступления наносов меньше транспортирующей способности (GнQтр) происходит формирование меандр (Qтр’1).

Меандрирование - деформации речного русла, приводящие к созданию излучин. Причинами меандрирования считаются: циркуляции потока в русле и размываемость русла.



Изменение условий землепользования на водосборной площади, (например распашка, эрозия почв) количество наносов может увеличиться, что скажется на процессах формирования русла.

Рис.7 Меандрирование реки.


Многорукавность — русловая деформация, приводящая к разветвлению русла, в случае резкого снижения транспортирующей способности речного потока на определенном участке реки.

полотно 46

А
Б


Рис.8 Схема образования пойменных (А) и русловых (Б) разветвлений.
Причины формирования пойменных разветвлений связаны с малой пропускной способностью русла реки, что приводит к выходу воды на пойму, и подверженности поверхности поймы к размыву.

Причиной русловых разветвлений считается образование осерёдков, которые впоследствии покрываются растительностью и иногда превращаются в острова. Осерёдок — скопление наносов, обычно в средней части русла реки. Скопление наносов происходит при малой транспортирующей способности потока воды и большом поступлении наносов в русло. Формирование русловых островов связано с дисбалансом между количеством наносов и транспортирующей способностью.

Таким образом, мониторинг донных и береговых процессов направлен на отслеживание:


  • русловых деформаций, с определением: режима стока наносов, параметров русла (глубина, ширина русла), скорости воды;

  • эрозии берегов, с исследованием геометрических параметров берегов, уровенного режима водного объекта и др.;

  • загрязнение донных грунтов, связанное с определением концентрации загрязняющих веществ в донном грунте, их распределение в толще грунтов, процессы накопления и др. (Загрязнение воды и донных отложений отрицательно сказывается на водной растительности, что снижает ее защитные свойства и приводит к усиленной деформации русла и берегов).

Контроль деформаций выполняются на основе наблюдений за изменением морфометрических параметров. Это объясняет необходимость использования средств космической и воздушной разведки.

Периодичность контроля параметров деформационных процессов, связана со скоростью их протекания.



  • Медленные (ведутся постоянные наблюдения, например, раз в год, при прохождении половодья).

  • Быстрые (постоянные наблюдения, количество которых определяется необходимостью получения данных в начальной фазе протекания процессов, фазе активного их протекания и фазе затухания).

  • Катастрофические (разовое обследование, для оценки результата явления).

Все данные типы процессов отслеживаются с помощью съемки с летательных аппаратов. Наземная съемка проводится с целью осуществления обратной связи (например, уточнения получаемых параметров, привязки к условиям местности, детализации). Это существенно упрощает мониторинг и позволяет охватывать весь объект в целом.

Контроль загрязненности донного грунта осуществляется на основе:



  • периодического отбора проб и их анализом;

  • выявленных связей гидрохимического равновесия грунтов и водной толщи;

  • расчетных методов.

9. Мониторинг качества воды водного объекта

Наблюдения за изменением качества воды проводятся с помощью:



  • сети стационарных наблюдений (определяются гидрологические, гидрохимические и гидробиологические показатели, по полной или сокращенной схеме. Периодичность наблюдений должна обеспечивать необходимую автокорреляционную связь между показателями);

  • применения расчетных методов (по мере накопления данных проверяются или устанавливаются связи между параметрами и закономерности их изменения. Это позволит сократить количество определяемых параметров и увеличить интервал между проведением наблюдений);

  • передвижных станций, при проведении разовых наблюдении (проводится обследование по интересующим параметрам);

  • применения летательных аппаратов (отслеживается распространение специфических загрязнений и изменение параметров, для которых определены связи с параметрами сканирования, такими как яркость, цвет и др.).

Проведение мониторинговых исследований должны учитывать:



  • специфические загрязняющие вещества свойственные конкретным водным объектам;

  • общие для всех водных объектов показатели и показатели свойственные природным водам.

На основе получаемой информации развиваются расчетные методы, направленные на выявление зависимостей и закономерностей происходящих изменений, с целью прогноза и планирования мероприятий.




10. Методы биотестирования состояния водных объектов

Действующая в настоящее время система экологического контроля основана на концепции предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ (ПДК). Однако известно, что концепция ПДК экологически не обоснована. Основные недостатки этой концепции [Абакумов, Сущеня, 1991].



  • Нормативы ПДК определяются в лабораторных условиях в краткосрочных (дни) и хронических (недели) экспериментах на изолированных популяциях организмов. Популяции принадлежат к небольшому числу видов. Определение реакции организмов идет по ограниченному набору физиологических и поведенческих реакций на отдельные факторы. Не учитывается их взаимодействие. Поэтому экстраполяция нормативов ПДК на реальные природные объекты неправомерна.

  • ПДК принимаются в качестве единых нормативов без учета специфического естественного фона, климатических, хозяйственных и многих других характеристик конкретного региона.

  • Исследования по определению ПДК дорогостоящие. К настоящему времени установлено около тысячи ПДК (не более 10% от общего числа нормированных по ПДК веществ обеспечено методами обнаружения на уровне ПДК [Абакумов, Сущеня, 1991]). Число загрязняющих веществ антропогенного происхождения превысило миллионы наименований и ежегодно синтезируется около четверти миллиона новых химических веществ.

  • Вредное действие физических, химических и других факторов при их комбинировании может усиливаться (синергизм), что представляет наибольшую опасность для организмов. Комбинированное воздействие факторов приводит к образованию дополнительных повреждений за счет взаимодействия, индуцируемых каждым из агентов и не являющихся значимыми при раздельном воздействии каждого из факторов [Петин и др., 1999]. Показано, что существует оптимальное соотношение воздействующих агентов, при котором повреждающий эффект максимален. Чем меньше интенсивность одного фактора, тем меньшая интенсивность другого фактора должна использоваться для проявления максимального повреждающего эффекта. Анализ аддитивного взаимодействия факторов актуален при нормировании воздушных загрязнений.

  • Помимо химического загрязнения, которое учитывается ПДК, на организмы оказывают влияние многие факторы другой природы: тепловое, радиационное, электромагнитное или биологическое загрязнения и др. Это не учитывается при определении ПДК из-за больших материальных затрат.

  • Не учитываются особенности природных зон, времени года, местообитания. В самом деле, каждая экосистема обладает эволюционно обусловленным уникальным комплексом связей между отдельными компонентами, специфическим адаптационным потенциалом к возможным опасным воздействиям, выработанной со временем токсикорезистентностью.

  • Отсутствие соответствия между лабораторными и природными моделями экосистем приводит к тому, что ПДК часто оказываются завышенными [Жигальский, 1997].

Перечисленные недостатки концепции ПДК ставят под сомнение возможность всей существующей системы экологического контроля и природоохранной деятельности.

Альтернативой методологии ПДК, может служить концепция экологической толерантности, устанавливающая допустимые уровни воздействий для биотической части реальных экосистем. Согласно предлагаемой концепции [Максимов, 1991], для любой экологической системы можно найти такие пределы изменений экологических факторов, при которых сохраняют относительную стабильность признаки, отличающие эту экосистему от других, соседних экосистем. В указанном смысле можно отождествить пределы экологической толерантности с границами, внутри которых состояние экосистемы можно считать нормальным. Вследствие этого, при выходе какого-либо фактора за пределы толерантности, у организма наблюдается изменение функциональных показателей его состояния при неизменных показателях его состава и структуры, т.е. морфологических признаков (рис.9).



Рис. 9 Изменения в организме вызванные ухудшения состояния среды.

В противоположность этому, любое изменение внешних условий вызывает в экосистеме структурные изменения (рис.10). Сохраняется относительное постоянство функциональных показателей, и других процессов экологического метаболизма [Федоров, 1974].

Рис.10 Изменения в экосистеме вызванные ухудшения состояния среды.

Биотический подход реализуется набором методов необходимых для получения оценок состояния сообществ, с помощью которых можно отличить экологически благополучную экосистему от экосистемы, с существенными изменениями, вызванные внешними, в первую очередь — антропогенными, воздействиями. Систематический контроль изменения выбранных оценок состояния составляет основу биологической части экологического мониторинга. Выявление физико-химических изменений экосистемы позволит отслеживать изменение условий существования биоты и количественно определять ее выход за установленные границы стабильного существования. Это математические методы анализа, позволяющие установить экологически допустимые уровни воздействия (ЭДУ) на водные системы.

Учитывая специфику проведения мониторинговых исследований водных объектов, включающих оценку состояния водной толщи, донных отложений и биоты, к методам биотестирования предъявляются требования:



  • относительная простота, позволяющая проводить исследования техническому персоналу службы мониторинга;

  • достоверность и сопоставимость результатов;

  • оперативность и объективность получаемой информации;

  • низкая относительная стоимость.

Данным требованиям в полной мере удовлетворяет методика разработанная Николаевым С.Г.

11. Методика биотестирования водных объектов во время разового и периодического обследования (методика Николаева С.Г.)

Методика биотестирования водных объектов разработана коллективом ученых: С.Г.Николаев, Л.А.Смирнов, Э.И.Извекова, Н.Ю.Соколова и предназначена для организации разовых обследований (методика утверждена Комитетом по водным ресурсам Министерства экологии и природных ресурсов 15.01.1993 г.).

В настоящее время в мировой и отечественной практике контроля качества вод используется шести уровенная классификация загрязнений по результатам химических, бактериологических и гидробиологических анализов. Отличительной особенностью гидробиологических методов оценки по растительному и животному населению водоемов, является возможность обнаружить последствия не только постоянного загрязнения, но и разового, которое предшествовало времени анализа. Поскольку, анализ определяет состояние сообществ гидробионтов, существующих продолжительное время в определенной среде. Методы биоиндикации менее затратные, но их применение требует привлечения специалистов высокой квалификации, что при недостатке последних ограничивает масштабность контроля качества вод. В связи с этим разработан упрощенный метод биоиндикации, учитывающий специфику определенного типа водоема и фаунистические особенности конкретного региона [Николаев, 1992]. Рассматриваемый метод учитывает особенности обследуемого водоема, наличие, условную значимость и разнообразие индикаторных организмов. Метод дает оценку экологической полноценности и хозяйственной значимости вод по шести классам. В качестве индикаторных организмов рассматриваются макро беспозвоночные донных сообществ, которые имеют длительные жизненные циклы, ведут малоподвижный образ жизни и могут быть легко определены по специально разработанному для методических указаний атласу-определителю. Ценность получаемой информации со временем возрастает, так как служит основой для выявления изменений водных экосистем и принятия обоснованных решений по их охране и восстановлению.

Предлагаемый метод биоиндикации уровня загрязнения рекомендован для малых рек. Распределение донных обитателей, на учете которых основан данный метод, приурочено к определенным местообитаниям-биотопам, тип которых определяется скоростью течения, глубиной, особенностью речного грунта, наличием растительности. Все многообразие этих индикаторных организмов, для удобства пользования данным методом, объединяются на уровне разных систематических рангов в близкородственные группы - таксоны. Сообщества донных организмов наиболее информативны в индикаторном смысле в биотопах, лишенных водной растительности. Являясь сильнейшим фактором самоочищения, заросли растений представляют собой "островки выживания" гидробионтов и часто сохраняют разнообразнейших обитателей, даже при значительном загрязнении водотоков. Результаты анализа могут показать завышение качества воды. Однако, это не относится биотопам, в которых водные растения не образуют мощных зарослей. Поэтому данным методом предусматривается анализ состояния сообществ в биотопах, незащищенных "самоочищающим" эффектом густых и обширных зарослей водной растительности.



12. Расчетные методы мониторинга
Наблюдения за изменением параметров состояния водного объекта могут быть непосредственными и опосредованными. Многие параметры, характеризующие природные процессы трудно измеримы. В этом случае прибегают к вычислению их через величины, массовое измерение которых налажено в системе контроля состояния окружающей среды. Понятия мониторинга в этом случае расширяется. Появляется возможность не только измерять базовые параметры, но выполнять прогноз тех параметров, измерение которых затруднено или невозможно. В этом случае речь идет о расчетном мониторинге.

Мониторинг позволяет выявить процессы происходящие в водном объекте, их направленность и интенсивность в зависимости от внешних и внутренних факторов природного и антропогенного характера. Протекающие в водных объектах процессы по скорости и характеру протекания делятся на постоянные, цикличные и чрезвычайные (связанные с авариями, катастрофами, стихийными и экологическими бедствиями). Система расчетного мониторинга больше применима к природным процессам цикличного характера и постоянным антропогенным процессам. Однако, несмотря на трудности математического моделирования и прогноза чрезвычайных ситуации, интерес к ним, возможность и необходимость их проведения обоснованы важностью для человека.

Цель расчетного мониторинга связана с необходимостью принятия управляющих воздействий при возникновении или угрозе возникновения негативного проявления природный или антропогенных процессов. Основными задачами являются:


  • своевременное выявление изменений состояния водного объекта;

  • оценка и прогноз происходящих изменений;

  • выработка рекомендаций по предупреждению и устранению негативных последствий;

  • информационное обеспечение заинтересованных лиц.

Решение задач связано с разработкой методов, которые позволяют дать оценку состояния системы. В этом случае необходимо использовать комплексные показатели, пригодные для прогностических целей. Такие показатели состояния выражаются как в абсолютных, так и относительных значениях, отнесенных к определенному периоду времени.

В ПРИЛОЖЕНИИ 3 описан метод оценки качества воды и экологического состояния водного объекта «Метод соответствия параметров» [Шабанов, Маркин, 2007, 2009]. В качестве комплексного показателя предлагается использование показателя предельной загрязненности вод (модифицированный индекс загрязнения воды), который позволяет связать гидробиологические характеристики с гидрохимическими и гидрологическими. Последние подвергаются непосредственному антропогенному воздействию. Используемый комплексный показатель позволяет учитывать данные воздействия и прогнозировать поведение водного объекта в разных условиях фактического или планируемого воздействия.

Расчетный мониторинг сопрягается с системой дистанционных наблюдений (съемок и наблюдений аэрокосмическими средствами), главное назначение которых - получение характеристик состояния водного объекта на глобальном и региональном уровнях. Съемки и наблюдения с помощью беспилотных средств проводятся на локальном уровне для уточнения аэрокосмической информации, совместно с наземными наблюдения. На этом этапе может использоваться расчетный метод.

В зависимости от сроков и периодичности проведения осуществляются три группы наблюдений:



  • базовые (исходные, фиксирующие состояние объектов наблюдений на момент начала ведения мониторинга);

  • периодические (в течении года или по годам);

  • оперативные (фиксирующие текущие изменения).

Система расчетного мониторинга может использоваться для любой группы наблюдений, но в каждом случае исходные данные будут различны.

Например, базовый мониторинг может использовать средние многолетние величины. Периодический контроль может оперировать среднедекадными, среднемесячными и годовыми значениями. В оперативных целях используются наблюдения с целью определения часовых и суточных изменений. Расчетный мониторинг может использоваться и для оперативного слежения за состоянием контролируемого объекта (оперативный или дежурный мониторинг), который ведется с использованием данных базового и периодического мониторинга. Полученные результаты при этом легко совмещаются с банками данных автоматизированных информационных систем. Данные, получаемые при непосредственных наблюдениях или в результате расчетного мониторинга, могут обобщаться по водным объектам и водохозяйственным участкам.

Требования к информационно-методическому обеспечению системы расчетного мониторинга включают:



  • возможность пользователю отбирать различные данные, представлять их в структурно упорядоченном виде, уплотнять, извлекать и отображать их различными способами;

  • система должна быть достаточно гибкой для введения в нее процедур использования новых данных, адаптации этих данных к изменяющимся потребностям их отображения и использования;

  • возможность пользователю извлекать, анализировать и оценивать данные в различных контекстах, обеспечивая многоцелевой анализ.

Моделирование, проводимое в рамках расчетного мониторинга, дает возможность выявить и обратить внимание, прежде всего на потенциально опасные с экологической точки зрения места и в первую очередь там планировать проведение инструментального мониторинга для детального изучения причин неблагоприятной экологической ситуации.


1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал