Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,839

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СУММАРНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ БАЛАНСА ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Китаев А.Б. 1
1 Пермский государственный университет

Методика исследования балансов химических веществ искусственных водоемов по их морфологическим таксонам представляет собой гидродинамический подход к их решению. Она может быть с успехом использована для решения балансов на разных стадиях эксплуатации водохранилищ, а также при составлении прогнозных оценок на ближайшие и отдаленные (в виде вариантных расчетов) перспективы с учетом планируемых водохозяйственных мероприятий в бассейнах исследуемых водоемов.

Основой методики исследования баланса химических веществ долинных водохранилищ по районам и участкам послужили: районирование водохранилища с учетом особенностей его морфологии и морфометрии; решение водного баланса участков водоема по материалам наблюдений за гидрологическим режимом; выявление роли важнейших гидродинамических факторов в формировании гидрохимического режима участков водоема; решение баланса химических веществ по районам и участкам водохранилища на основе материалов натурных наблюдений за химическим составом воды.

Предлагаемая методика исследования баланса химических веществ может быть вполне применима к речным водохранилищам долинного типа. Она позволяет не только выполнить расчет баланса химических веществ по минерализации и главным ионам химического состава водоема и его морфометрических участков, за любые, в том числе и характерные по водности годы. Кроме того, она позволяет решить такой важнейший вопрос, как расчет баланса химических веществ водохранилищ при смене режимов их эксплуатации. Баланс химических веществ участков и районов водохранилищ по общей минерализации и основным компонентам химического состава воды базируется на сопоставлении прихода и расхода растворенных веществ через начальный и конечный створы таксономических единиц.

Оценить пространственно временные изменения суммарной составляющей баланса (ΣS) водоема можно за каждый конкретный год многолетнего периода, а также за характерные по водности годы. На наш взгляд, наиболее целесообразна оценка ΣS по среднемноголетним величинам для каждого морфометрического участка водохранилища.

Суммарная составляющая баланса Камского водохранилища характеризуется весьма большой амплитудой колебаний, как в течение года, так и по длине водоема. Так, например, на 2-м участке водохранилища (Быстрая-Пожва) величина ΣS имеет максимум +70,9 ×103 т (июль), минимум – -39×103 т (апрель). На 6-м участке (центральная часть водоема) эти величины соответственно равны + 266×103 т (июнь) и -225×103 т (апрель). Несмотря на различие величин суммарной составляющей баланса химических веществ (ΣS) в их внутригодовом изменении можно отметить некоторые повторяющиеся для всех участков водоема явления. К концу зимы – началу весны уменьшаются величины ΣS, и в апреле (для 9-го участка водохранилища – в мае), т.е. в начале весеннего наполнения водоема, эта составляющая баланса химических веществ достигает минимальных значений (почти на всех участках отрицательных). Далее начинается рост до максимума в июле – августе, с последующим спадом до минимума в сентябре-октябре, когда большинство участков характеризуется отрицательными значениями величин ΣS и новым подъемом зимой. Эти общие черты внутригодового хода суммарной составляющей баланса характерны абсолютно для всех участков водохранилища. Наряду с ними ряд участков имеет особые черты. Так, для речного участка водохранилища в течение всего года характерны положительные значения величин, обусловленные поступлением сильноминерализованных вод предприятий г. Соликамска. Отрицательные же значения отсутствуют ввиду его специфики (район выклинивания подпора – условия близкие к речным). На 1-м участке водохранилища (Березники-Быстрая) в течение почти всего года наблюдаются положительные значения ΣS, и лишь в предвесенний период – небольшие ее отрицательные величины, что объясняется промышленным загрязнением водоема. Преобладание положительных величин суммарной составляющей баланса на приплотинном участке водохранилища определяется поступлением больших объемов более минерализованных (по сравнению с камскими) вод Сылвенско-Чусовского плеса. Другие участки водохранилищ характеризуются наличием как положительных, так и отрицательных величин ΣS. Преобладание тех или иных на каждом участке водоема позволяет оценить их годовые величины.

Все морфометрические участки водохранилища характеризуются положительными значениями суммарной составляющей баланса минеральных веществ в году, т.е. дополнительное поступление объема веществ на участки водоема превышает их объем, изъятый из водных масс. На водохранилище наибольшие годовые величины ΣS отмечаются на первых двух его участках (речной и 1-й). Определение годовых величин ΣS для каждого участка водоема, в также наличие их внутригодовых изменений позволяют достаточно точно отразить наиболее загрязненные участки водоема.

Увеличение дополнительного поступления объема минеральных веществ в летние месяцы может быть вызвано поверхностным притоком, который неучтен в величинах прихода и расхода воды через граничные створы участка. Такое увеличение возможно также за счет питания водоема грунтовыми водами, активизации процессов химического взаимодействия воды с породами, слагающими ложе и берега водоема и др. Увеличение положительных значений ΣS зимой можно объяснить возрастанием в этот период доли подземного питания в водном балансе и, следовательно, поступлением сильноминерализованных вод. Трудно объяснить процесс изъятия минеральных веществ из баланса в начале весны и осенью. Можно предположить, что весной это обусловлено особенностями регулирования стока. К концу зимы в результате сработки водохранилища уровень сильно понижается (на 7-8 м), а наиболее минерализованные воды аккумулируются в отдельных понижениях рельефа дна, затопленных озерах, ямах подо льдом. Как показывают наблюдения, на водохранилище, неоднократно в отдельных точках у дна, отмечалась очень высокая величина минерализации, превышающая средние ее значения в несколько раз. Можно предположить, что одной из причин роста отрицательных значений ΣS в предвесенний период являются биологические процессы в водоеме (в этот период происходит пробуждение жизни в водоеме, требующее большого количества минеральных веществ). Эти же процессы, а также, по-видимому, взаимодействие придонного слоя воды с подрусловым потоком позволяют объяснить заметное изъятие минеральных веществ из водных масс водоема в осенний период. Поскольку работ, аналогичных (или хотя бы близких) настоящей, по изучению других водохранилищ страны нет, поэтому нет возможности сопоставить полученные результаты, а также высказанные предположения. Интересными в этом плане являются лишь работы, посвященные вопросам изучения солевых балансов и гидробиологии водохранилищ. Так, наше предположение о большой роли биологических процессов в предвесенний и осенний периоды можно подтвердить исследованиями, выполненными на Волгоградском водохранилище. Там только 5 наиболее распространенных видов двустворчатых моллюсков за лето отфильтровывают ~ 840 км3 воды, при этом осаждается 29 млн т взвесей, утилизируется 36 млн. т и минерализуется 811 тыс. т органического вещества. Несомненно, Камское водохранилище существенно отличается от Волгоградского и все приведенные величины будут, по-видимому, меньше, но факт большой роли гидробионтов в формировании гидрохимического режима водоемов бесспорен.


Библиографическая ссылка

Китаев А.Б. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СУММАРНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ БАЛАНСА ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА // Международный журнал экспериментального образования. – 2016. – № 6-2. – С. 293-294;
URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=10271 (дата обращения: 25.05.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074