Экологическое состояние бассейна реки Днепр в пределах Смоленской области

Помимо оценки качества и состояния поверхностных вод  необходимо наличие данных и о  состоянии подземных вод, качество и характеристики которых играют немаловажную роль как в физическом состоянии реки (питание, режим), так  и в ее экологическом и хозяйственном  состоянии. Кроме того, для объективной  оценки состояния бассейна Днепра как  целостной полиструктурной системы  необходим также блок данных о  природных ресурсах данной территории (ископаемых, земельных, биологических), об уровне их освоенности, о степени  их использования, об их влиянии на экологическую обстановку бассейна Днепра, все компоненты которого взаимосвязаны  и взаимозависимы и потому не могут  рассматриваться без учета каждого  из них.

Как уже говорилось, ведение  государственного мониторинга поверхностных  водных объектов на территории Смоленской области осуществляется на федеральном, территориальном и локальном  уровнях.

Федеральный уровень ведения  мониторинга в 2000 году обеспечивали 16 пунктов наблюдений государственной  наблюдательной сети (ГНС) Росгидрометцентра 9 пунктов территориальной наблюдательной сети (ТНС) ТЦ «Геомониторинг-Смоленск» (в пограничных створах). Областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ведет наблюдение за состоянием водных объектов: по гидрологическим показателям (уровни и расходы воды) в девяти пунктах наблюдений, восемь из которых расположены на исследуемой нами реке Днепр и его притоках; по гидрохимическим показателям в семи пунктах, пять из которых расположены на Днепре.

Оценка качества воды велась по 29 ингредиентам. Концентрации тяжелых  металлов и нефтепродуктов в воде Днепра не определялись.

Существующая территориальная  наблюдательная сеть представлена тремя  пунктами гидрохимических наблюдений на реке Днепр.

Оценка качества воды на пунктах наблюдений ТНС ТЦ «Геомониторинг-Смоленск»  велась по 36 ингредиентам: температура, цветность, прозрачность, запах, рН, взвешенные вещества, жесткость общая, БПК5, ХПК, минеральный состав, растворенный кислород, окисляемость, кальций, магний, натрий, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, азот нитритов, азот аммония, азот нитратов, железо общее, фосфор фосфатов, нефтепродукты, СПАВ, фенолы, свинец, хром, марганец, медь, кадмий, калий, цинк, никель, ртуть, стронций.

На локальном уровне мониторинг водных объектов осуществляют водопользователи, которые ведут  систематические наблюдения за состоянием водных объектов в порядке, определяемом Комитетом природных ресурсов по Смоленской области. Локальная наблюдательная сеть (ЛНС) в 2000 году насчитывает 24 пункта наблюдений за химическими показателями водных объектов. Состав анализируемых  ингредиентов определяется для каждого  конкретного предприятия в соответствии с установленным регламентом. Режимных наблюдений за состоянием русел и  берегов водных объектов в настоящее  время не ведется. Состав и структура  существующей наблюдательной сети на территории Смоленской области в 2000 году приведены в приложении (1).

2.2 Состояние  русел и берегов водных объектов

Реки Смоленской области  сформировались в четвертичном периоде  после окончания ледниковых эпох. Последнее, валдайское оледенение, завершившееся  около 14 тысяч лет назад, затронуло  лишь северо-западную часть области. Таким образом, долины рек на большей  части территории области образовались относительно давно и поэтому имеют достаточно выработанный профиль и несколько надпойменных террас.

Большая часть рек имеет U профиль сечения, что говорит  о длительной его выработке. Большинство  рек имеют 2 уровня надпойменных террас и хорошо выраженную широкую двустороннюю пойму. Долины Днепра, Угры, Сожа имеют 3-ю надпойменную террасу, которая  характеризуется маломощным комплексом аллювиальных отложений. Высота поймы  и надпойменных I, II, III-ей террас составляет соответственно 5, 8, 22 и 36 м.

Река Днепр в верхнем  течении (Холм-Жирковский район) имеет  ширину 10 – 50 м, глубину 0,5 – 2,4 м, скорость течения 0,1 – 0,3 м/с. Характеризуется двусторонней шириной до 1000 м поймой, поросшей кустарником и луговым разнотравьем. Дно русла песчаное. Берега большей частью пологие, высота на крутых участках не превышает 4 м. В районе г. Смоленска ширина долины р. Днепр изменяется от 2 до 4 км, глубина вреза русла составляет 35–45 м. Высота пойменной террасы 8–9 м, крутизна уступов 20–400 и более. Пойма затапливается только в сильные паводки. Первая и вторая надпойменные террасы имеют высоту соответственно 12 – 17 м и 15 – 25 м.

Практически повсеместно  наблюдаются процессы береговой  эрозии на участках излучин русла. На таких участках наблюдается интенсивное  развитие оползневых процессов и  оврагообразование, которые активизируются в периоды паводков, ливневых дождей, а также ранней весной во время  снеготаяния.

Река Вязьма – один из основных притоков Днепра – в районе г. Вязьма имеет ширину от 1,5 до 6,0 м, глубину – 0,8–2,5 м, скорость течения 0,1 – 0,3 м/с. Дно в основном илистое, вязкое, реже – песчаное. Река характеризуется двусторонней поймой, высота которой 2 – 3 м и ширина до 200 м. Поверхность поймы участками заболочена, растительность представлена кустарником и луговым разнотравьем. Первая надпойменная терраса отделена от поймы слабо выраженным в рельефе уступом высотой 3–5 м.

Боковая эрозия характерна как для левого, так и правого  берега р. Вязьме. Различные эрозионные формы (промоины, овраги, борозды) имеют  развитие в пределах пойменной и  надпойменной террас. В целом густота  эрозионной сети в районе города составляет 0,25 км/км2.

Реки Остер и Ипуть  характеризуются широкими (до 4 км) долинами. Глубина вреза русла 15 – 25 м, высота склонов составляет 4–20 м, крутизна их 10–250 и более. Ширина рек 10–40 м, глубина 0,6–3,0 м, скорость течения 0,1–0,4 м/с, дно преимущественно песчаное. Поймы рек двусторонние шириной 0,5–2,0 км, высотой 3–5 м, на отдельных участках поверхность их осложнена многочисленными старичными понижениями, большей частью заболоченными. Растительность представлена кустарником и луговым разнотравьем. Уступы пойменной террасы преимущественно обрывистые, в значительной степени подвержены боковой эрозии. В основании уступов аккумулируются мелкие оползни-сплывы, формирование которых происходит в результате оседания блоков породы по бровке и последующего их смещения вниз. Для данных участков характерно развитие различных мелких эрозионных форм, а также одиночных и групповых оврагов, активизация которых происходит в период снеготаянья, а также ливневых и затяжных дождей. Глубина затопления поймы обычно составляет 0,2–2 м.

2.3 Гидрологическое  и гидрохимическое состояние  поверхностных вод бассейна Днепра

Водный режим реки Днепр, как основной водной артерии нашей  области, достаточно хорошо изучен. В  настоящее время действует четыре государственных водомерных поста: с.с. Болшево, Соловьево, гг. Дорогобуж  и Смоленск. Существуют водомерные посты и на притоках Днепра: р.р. Вязьма, Сож, Вопь, Хмара.

Наблюдения за уровнями и расходами воды у гг. Дорогобуж  и Смоленск ведутся с 1881 г., у с. Болшево – с 1932 г. Наблюдения у с. Соловьево ведутся только за уровнями воды с 1881 г.

Водный режим характеризуется  прежде всего наличием и временем паводков, половодий и меженей  на реке в течение года. На реках  Смоленской области отмечаются весеннее половодье, низкие летняя и зимняя межени, не ежегодные дождевые паводки, прерывающие  летнюю межень.

Питание рек идет главным  образом за счет весеннего таяния снегов, меньшая роль принадлежит  дождевым и грунтовым водам. На р. Днепр у г. Смоленска доля грунтового питания составляет 19% среднего годового стока.

На величину стока влияют также гидрографические факторы: величина площади водосбора, форма бассейна, средний уклон водотока, средняя  высота бассейна, лесистость, заболоченность, озерность бассейна.

Кроме вышеперечисленных  факторов на водность рек влияет и  водохозяйственная деятельность в  бассейне. Речная вода используется в основном на технологические цели предприятий. Наибольшее ее потребление из р. Днепр в районе г. Дорогобужа, где расположены предприятия энергетики (Дорогобужская ТЭЦ) и химии (АО «Дорогобуж»).

Годовое потребление воды этими двумя предприятиями составляет – более 140 млн. м3, из них 131 млн. м3 использует Дорогобужская ТЭЦ. Сточные воды системы охлаждения Дорогобужской  ТЭЦ сбрасываются в р. Днепр с  температурой на 8 – 12 градусов превышающей  температуру природной воды. Нарушение  температурного режима может привести к изменению гидрофизических, гидрохимических  и гидробиологических процессов. Наиболее эффективным мероприятием по снижению теплового воздействия сточных  вод на водный объект считается организация  технического водоснабжения ТЭЦ  по оборотной системе водоснабжения.

Кроме того, выполненный  Комитетом природных ресурсов по Смоленской области, водохозяйственный  баланс года – 95% обеспеченности р. Днепр  в месте водозабора Дорогобужской  ТЭЦ показал, что в сухой год  возможен забор части санитарного  стока в периоды с июня по сентябрь и с декабря по февраль.

Естественный режим  колебания водности р. Днепр не отвечает требованиям водопользования (ТЭЦ) и требует внутригодового перераспределения  водных ресурсов, т. к. большая часть стока проходит в период половодья. Было рекомендовано создать регулируемую ёмкость для аккумуляции в нем стока в период половодья (с марта по май).

В связи с тем, что  преобладающее значение в питании  рек имеют весенние талые воды, наивысшие уровни и наибольшие расходы  воды наблюдаются в период половодья. Половодье является важнейшей фазой  гидрологического режима, во время  которого проходит от 50 до 70% годового стока. Вскрытие рек происходит почти  одновременно по всей территории Смоленской области в среднем в конце  марта – начале апреля. В отдельные  годы вскрытие и очищение рек ото  льда наблюдается раньше или позднее  средних сроков. Заканчивается половодье  в конце мая – начале июня. Продолжительность половодья в  среднем составляет 60 – 70 дней.

Высота наивысшего весеннего  уровня на большем протяжении реки Днепр 4 – 7 м над наинизшим, а на участке, где пойма узкая, в частности в районе с. Соловьево и г. Смоленска от 8,5 до 10,5 м. Выход воды на пойму начинается за 3 – 4 дня до прохождения пика половодья и прекращается через 5 – 10 дней после него.

Пойма р. Днепр в районе с. Болшево и г. Дорогобужа затапливается при уровне воды 250 – 300 см. Продолжительность затопления изменяется в среднем от 10 – 15 дней у с. Болшево до 25 – 27 дней у г. Дорогобужа. У г. Смоленска пойма затапливается при уровне 700 см. Продолжительность разлива в среднем 20 – 30 дней. В 1958 г. наивысший уровень у г. Смоленска достигал 1045 см.

Наибольший расход воды р. Днепр у с. Болшево – 83,7 м3/с наблюдался 11.04.1999 г.; у г. Дорогобужа – 1550 м3/с 24.04.1908 г.; у г. Смоленска – 1820 м3/с.

Особых катастрофических явлений в период половодья не наблюдалось.

Летом и осенью реки имеют  смешанное дождевое и грунтовое  питание. Летне-осенняя межень на рассматриваемой  территории обычно наступает в середине мая и заканчивается в третьей  декаде ноября. Почти ежегодно летне-осенняя  межень прерывается дождевыми паводками  в среднем высотой 1,6–2,8 м. Наибольшей высотой и продолжительностью отличаются паводки, проходящие в конце лета и осенью. Наибольшие подъемы уровней воды от выпавших дождей наблюдались в 1917, 1933, 1962 гг.

На реке Днепр у с. Болшево подъем уровня воды достигал 3,47 м (21.07.1962 г.); у г. Дорогобужа – 5,60 м (23. 07,1962 г.); у г. Смоленска – 5,03 м (27.09.1933 г.).

В целом же по высоте паводки  уступают весеннему половодью, хотя изредка достигают высоты среднего весеннего максимума. Продолжительность  паводков разнообразна и, в зависимости  от характера дождей, колеблется от 4 – 6 до 30 – 40 дней. В летне-осенний  период поймы затопляются очень  редко.

Наименьший расход периода  открытого русла на р. Днепр у  с. Болшево 0,013 м3/с наблюдался 05 – 10.09.1968 г.; у г. Дорогобужа – 5,20 м3/с – 19.07. – 20.08.1920 г.; у г. Смоленска 10,3 м3/с – 01.09.1901 г.

Зимняя межень более  устойчивая, продолжается 3 – 4 месяца. Зимние паводки наблюдаются не ежегодно. Наименьший расход зимнего периода  на р. Днепр у с. Болшево 0,002 м3/с наблюдался 26.02, 17.03.1933 г.; у г. Дорогобужа 2.83 м3/с – 28.01.1945 г.; у г. Смоленска 6,24 м3/с – 11.12.1901 г.

Таким образом, самые малые  расходы чаще всего наблюдаются  зимой, когда река питается только за счет подземных (грунтовых) вод, гидрологическое  и гидрохимическое состояние  которых будет рассмотрено ниже.

Годовой сток в верховье Днепра у с. Болшево в 2000 г. увеличился на 22% по сравнению с 1999 г. и на 57% по сравнению со среднемноголетним. У г. Дорогобужа увеличение годового стока в 2000 г. по сравнению с 1999 г. произошло на 3% и на 32% по сравнению со среднемноголетним. У г. Смоленска в 2000 г. годовой сток уменьшился по сравнению с 1999 г. на 5%, а по сравнению с многолетним увеличился на 11%. Уменьшение стока у г. Смоленска в 2000 г. произошло из-за неточной экстраполяции многолетней кривой зависимости расходов воды от уровней, так как при высоких уровнях воды (выше 700 см) измерение расходов воды не проводилось.

В целом в 1999–2000 гг. водность рек бассейна Днепра была выше среднемноголетних значений за счет весеннего половодья.

В результате интенсивного использования водных ресурсов не только изменяются количество воды, пригодной  для той или иной области хозяйственной  деятельности, но и происходит изменение  ее качества. Объясняется это тем, что большинство рек является одновременно источниками водоснабжения  и приемниками хозяйственно-бытовых, производственных и сельскохозяйственных стоков. Судить о качественных характеристиках  воды можно путем сопоставления  измеренных показателей с нормативными, характеризующими предельно допустимую концентрацию того или иного вещества в воде водного объекта.

Мониторингом качества поверхностных вод на территории области в 2000 году были охвачены река Днепр, 14 рек ее бассейна (Улица, Мощенка, Лемна, Вопец, Вопь, Нагать, Стабна, Ольшанка, Малая Березина, Свиная, Сож, Остер, Ипуть, Десна), р. Западная Двина, р.р. Лосьмина, Гжать, Держа, Угра в бассейне Волги. Далее приводятся гидрохимические  показатели некоторых из них, представленные в «Информационном бюллетене  о состоянии поверхностных водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на территории Смоленской области за 2000 год», относящихся  к бассейну Днепра.

Река Днепр. На Днепре наблюдения велись наиболее полно. Контроль осуществлялся в 9 пунктах наблюдений (№№8, 9, 10, 12, 18, 21, 22, 23, 28) федерального, территориального и локального уровней.

В районе Дорогобужского промузла отборы проб воды в р. Днепр проводились  в створах №№8, 9, 10, 12. Согласно полученным данным, органолептические показатели воды р. Днепр, в основном, соответствуют  нормативам, за исключением показателя прозрачности в створах 9 и 10 – 27 см (при норме 30 см).

Показатели ХПК возрастают от 12,2 мг/л в створе выше устья  р. Вычевки до 23,3 мг/л (1,5 ПДК) в створе ниже г. Дорогобужа. Концентрации БПК5 также увеличиваются от створа №8 к створу №12 (от 1,9 мг/л до 2,6 мг/л, максимальное значение отмечено в створе №12 – 4,89 мг/л (2,4 ПДК). Из биогенных загрязнителей отмечены концентрации азота нитритов, превышающие ПДК в 4 раза в створе №12 ниже г. Дорогобужа. Из тяжелых металлов превышают ПДК концентрации железа общего, марганца, меди. Необходимо учесть тот факт, что в пунктах наблюдения ГНС Росгидромета, где велись регулярные наблюдения, не определялись концентрации тяжелых металлов. Поэтому оценка воды р. Днепр по этим показателям ведется по данным наблюдений ТЦ «Геомониторинг-Смоленск».