Роль регулирования речного стока в комплексном использовании водных ресурсов
Необходимость в регулировании режима речного стока возникает в связи с несоответствием между объемом воды, имеющимся в реке, и потребностью в ней в тот или иной отрезок времени. Пересыхающие реки в южной зоне европейской части СССР, в Казахстане и Средней Азии в естественном состоянии не могут обеспечить водой даже небольших водопотребителей; относительно крупные реки также не могут обеспечить водой значительных водопотребителей в связи с резким снижением стока в меженные периоды. Именно в таких условиях возникает необходимость в создании для перераспределения естественного речного стока между отдельными периодами года водохранилищ, которые в период высокого весеннего стока наполняются, а в периоды недостатка воды срабатываются. Во многих случаях потребность в воде превышает сток реки в маловодные годы, в связи с чем возникает необходимость не только в сезонном, но и в многолетнем регулировании речного стока, т. е. в создании достаточно емких водохранилищ, которые могли бы осуществлять дотации объемов воды в маловодные годы за счет накопления их в водохранилищах в многоводные годы. При этом следует иметь в виду, что резервы воды должны рассчитываться на два-три года, а в некоторых случаях и на большее число маловодных лет. Это объясняется особенностями речного стока, в силу которых маловодные годы (и годы повышенной водности) могут группироваться, как уже было сказано, по нескольку лет подряд.
Все большее развитие в водохозяйственной практике получает регулирование речного стока для предотвращения наводнений, вызываемых резким повышением речного стока в период весенних половодий или дождевых паводков. Действенным мероприятием по борьбе с наводнениями являются водохранилища со специальными резервными объемами, сохраняемыми свободными до наступления высокого половодья или паводка. Такой резервный объем после наполнения и срезки волны высокого стока срабатывается, чтобы гарантировать срезку повторной волны. Наиболее рациональной является комбинированная схема регулирования речного стока, когда на реке создается водохранилище, включающее в себя объем для решения обеих задач — регулирования стока в интересах обеспечения водой водопотребителей и борьбы с наводнениями. Это позволяет снизить затраты, необходимые для строительства гидроузла. Примерами такого решения являются Краснодарский гидроузел на Кубани, Зейский в бассейне Амура.
Описанная выше известная схема регулирования речного стока, сравнительно простая в отношении отдельного участка реки, оказывается чрезвычайно сложной при решении задачи по рациональному использованию ресурсов стока речного бассейна в целом. Рациональное регулирование стока в этих условиях должно базироваться на следующих основных положениях, которые должны составить научную основу дальнейшего преобразования режима речного стока СССР в интересах водообеспечения развивающегося народного хозяйства:
прогнозе развития водопотребления и водопользования с учетом ресурсов речного стока по длине основной реки и ее притоков;
исследовании перспективных соотношений между потребностью в воде и располагаемыми ресурсами естественного речного стока, т. е. исследовании водохозяйственных балансов;
изучении возможных вариантов и выборе оптимальной единой схемы регулирования режима стока основной реки и ее притоков с обоснованием размещения и параметров всех необходимых регулирующих водохранилищ;
обосновании очередности осуществления водохранилищ, включаемых в единую систему по регулированию режима стока речного бассейна.
Суммарный полезный объем регулирующих речной сток водохранилищ в СССР составляет около 400 км3. Это позволило обеспечить водными ресурсами потребности городских и сельских населенных пунктов, развитие промышленности, теплоэнергетики и гидроэнергетики (с выработкой на ГЭС дополнительно более 100 млрд. кВт-ч), развитие орошения на площади более 12 млн. га.
Территориальное перераспределение речного стока обусловлено необходимостью переброски значительных объемов воды в промышленные и сельскохозяйственные районы с ограниченными водными ресурсами, а также пополнения водных ресурсов рек с напряженным или отрицательным водохозяйственным балансом. Характерными примерами территориального перераспределения речного стока являются каналы имени Москвы, Днепр — Кривой Рог. Канал имени Москвы обеспечил водными ресурсами Москву, обводнил Москву-реку на всем ее протяжении ниже столицы, связал Москву судоходным путем с Верхней Волгой, обеспечил водными ресурсами районы и области, прилегающие к Москве; сооружение канала Днепр — Кривой Рог обеспечило водой Криворожский горнорудный бассейн.
К настоящему времени в южной зоне страны перераспределяется по ее территории свыше 50 км3 в год речного стока. В связи с ускоренным развитием водоемких отраслей народного хозяйства в обозримой перспективе потребуется осуществить дальнейшее перераспределение речного стока в этой зоне, а также перейти к более крупному мероприятию — переброске в южную зону страны части стока северных и сибирских рек. Рациональное решение проблемы территориального перераспределения речного стока предусматривается путем создания системы мероприятий, в которой, например, подача части речного стока Волги в Дон и Урал должна быть увязана с переброской части стока северных рек в волжский бассейн. Территориальное перераспределение речного стока должно выполняться также в увязке с системой мероприятий по сезонному и многолетнему регулированию стока речных бассейнов. В целом мероприятия по регулированию речного стока и его территориальному перераспределению должны обеспечить формирование общей комплексной водохозяйственной системы страны по преобразованию речного стока в целях развития водоемких отраслей промышленности и сельского хозяйства, энергетики, водного транспорта, рыбного хозяйства.
Реализация конкретных мероприятий, составляющих основу комплексной водохозяйственной системы по преобразованию речного стока, должна осуществляться с учетом рациональной охраны и преобразования природной среды в локальном, региональном и глобальном планах. В этом отношении следует иметь в виду, что водохозяйственные мероприятия, осуществляемые в СССР, преследовали прежде всего цель преобразования и охраны природы в интересах человека социалистического общества (преобразование пустынных районов в цветущие оазисы, изменение естественного режима речного стока не только для получения определенного экономического эффекта, но и с целью предотвращения катастрофических наводнений и др.).
В то же время увеличение размеров водохранилищ, каналов, ирригационных систем и масштабов других водохозяйственных объектов, а также возрастающее их число требуют все большего внимания к осуществлению мер, компенсирующих отрицательные влияния на окружающую среду (большие изъятия стока из сравнительно маловодных рек, преграждение путей прохода рыб к местам нереста и т. д.). Использование все большего количества воды в народном хозяйстве приводит к изменению режима и размеров речного стока, к изменению качества воды в речных системах, а это, в свою очередь, оказывает влияние на состояние окружающей среды. В этих условиях рациональное использование водных ресурсов связано, как правило, с использованием других видов природных ресурсов (земельных, рыбных, лесных и др.). Неблагоприятное территориальное распределение водных ресурсов по отношению к наиболее населенной и экономически освоенной части страны создает объективные трудности в осуществлении принципов рационального природопользования. Использование народным хозяйством, например, речного стока бассейнов южных морей не может не приводить к нарушению естественного гидрологического режима этих водоемов в связи с изменением режима и размеров притока речных вод. Водохозяйственная деятельность вызвала и некоторые другие отрицательные последствия — затопление плодородных пойменных земель, вторичное засоление орошаемых земель, интенсивное «цветение» воды в водохранилищах (сине-зеленые водоросли) и др.
Влияние водохозяйственных мероприятий, как и других видов хозяйственной деятельности, на окружающую среду чрезвычайно многообразно. По масштабам влияния водохозяйственную деятельность можно рассматривать в двух аспектах: локального влияния, воздействие которого ограничивается сравнительно небольшими пространствами, и регионального влияния, распространяющегося на большие территории.
Примером локального влияния является воздействие отдельного крупного водохранилища на местные климатические условия, на термину водотока в зоне созданного водохранилища и на каком-то участке реки в нижнем бьефе гидроузла, на режим подземных вод прилегающей территории.
Примером регионального влияния может служить воздействие водохранилища, осуществляющего регулирование речного стока. Аккумуляция в нем высокого весеннего стока и ливневых паводков позволяет (в зависимости от размеров регулирующего объема водохранилища) предотвратить катастрофические наводнения на многих десятках и даже сотнях километров реки ниже этого водохранилища. Таким образом, один и тот же водохозяйственный объект может оказывать одновременно и локальное и региональное влияние на природную среду. Совокупность водохозяйственных объектов, каждый из которых оказывает локальное влияние, может и, как правило, оказывает значительное региональное влияние на природную среду. Например, безвозвратное изъятие речного стока Сырдарьи и Амударьи многочисленными ирригационными системами вносит коренные изменения в гидрологический, гидрохимический и гидробиологический режимы Аральского моря.
Оценка влияния водохозяйственных мероприятий на природную среду и реальное осуществление принципов рационального природопользования в ряде случаев сталкивается с большими трудностями. Это объясняется отсутствием четких критериев, по которым можно было бы судить об изменениях в природных комплексах в целом и в отдельных их компонентах.
Создание регулирующих водохранилищ изменяет в той или иной степени режим речного стока на всем протяжении реки ниже гидроузла. В свою очередь изменения режима речного стока затрагивают весь природный комплекс не только в зоне самого водохранилища, но и в прибрежной полосе территории реки на всем ее протяжении ниже гидроузла, включая устье реки, а также участок моря, прилегающий к дельте реки. Понятно, что чем более глубокое регулирование стока осуществляется (водохранилища с многолетним регулированием стока, каскад емких водохранилищ), тем обширнее его влияние на природную среду. В зоне создаваемого водохранилища значительно изменяется гидравлический режим водотока (снижение скоростей течения, появление застойных зон с замедленным водообменом и т. д.), что приводит к ухудшению процесса самоочищения вод. Регулирование же стока, повышая меженный сток ниже водохранилища, способствует улучшению качества воды в результате снижения концентраций загрязняющих веществ, а также в результате улучшения проточности водотока и стимулирования процессов самоочищения воды. Поступление в водотоки возвратных вод с орошаемых угодий повышает минерализацию речной воды и ухудшает ее качество в связи с выносом в водоток в составе возвратных вод продуктов химизации и ядохимикатов. Загрязняющее влияние на речные воды могут оказывать также сбросы вод с рыбохозяйственных прудов.
Широкое развитие орошаемого земледелия в Средней Азии, в южных районах Украины, в засушливых степях Северного Кавказа и Азербайджана вносит существенные изменения в водный баланс
больших территорий. Эти районы еще больше расширятся в будущем, особенно в бассейне Аральского моря и прилегающих к нему районах, при подаче сюда в будущем части стока из бассейна Оби. Кроме того, получат значительное развитие районы орошаемого земледелия в Крыму и в Заволжье. Основным фактором, влияющим на изменение водного баланса, в этих условиях является непрерывное увеличение испарения, которое в ряде случаев возрастет в 2—3 раза и более по сравнению с естественными условиями. Одновременно с увеличением испарения с поверхности орошаемых массивов этот процесс будет усиливаться за счет испарения воды, используемой в городском коммунальном хозяйстве, в промышленности и теплоэнергетике, а также за счет создания новых многочисленных водохранилищ комплексного и отраслевого назначения.
Изменение климатических условий в региональном плане может быть следствием создания комплекса водохозяйственных объектов, оказывающих влияние на тепловой баланс и влагооборот приземного слоя воздуха, в результате чего вносятся те или иные изменения в естественный режим осадков, температуры воздуха и его влажности, а также других климатических характеристик. В Поволжье такие комплексы включают крупные водохранилища на Волге, многочисленные водохранилища и пруды на малых реках, искусственные водоемы промышленных предприятий, коммунального хозяйства населенных мест, всевозрастающие площади орошаемых массивов и обводняемых земель; примерно аналогичные комплексы складываются в Приазовье и на юге Украины.
В результате рост безвозвратного изъятия речного стока в бассейнах южных морей (в связи с развитием орошаемого земледелия, водоснабжения промышленности, увеличением испарения с поверхности создаваемых водохранилищ и т. д.) уменьшает их объем, что ведет к снижению уровня водоемов, повышению солености морской воды, изменениям биологического режима и, как следствие, снижению рыбопродуктивности.
