Альгофлора реки Кальмиус

Размещено на http://www.allbest.ru/

Донецкий национальный университет

Биологический факультет

Кафедра Ботаники и экологии

Курсовая работа

Альгофлора реки Кальмиус

студентки 2 курса,

группы Б

Садловской В.В.

Научный руководитель:

ассистент каф.

ботаники и экологии

Захаренкова Н.С.

Донецк - 2015



Содержание

Введение

1. Общая характеристика рек как гидрологических объектов

1.1 Гидрографическая сеть. Речные системы. Главные реки и их притоки

1.2 Исток и устье реки. Основные виды устьев

1.3 Поверхностный и подземный водосборы. Водоразделы

1.4 Морфометрические характеристики речного бассейна

1.5 Физико-географические характеристики бассейна. Элементы долины и поймы

2. Физико-географическая характеристика бассейна реки Кальмиус

2.1 Геологическое строение поймы и рельеф

2.2 Климатические условия

2.3 Гидрографическая сеть. Характеристика притоков бассейнов р. Кальмиус

3. Гидролого-гидрохимический режим реки Кальмиус

3.1 Термальный и ледовый режим

3.2 Гидрохимический режим

4. Изученность видового состава альгофлоры реки Кальмиус

Заключение

Список литературы



Введение

Донбасс относится к числу крупнейших промышленных центров с высокоразвитой металлургической и химической промышленностью. В настоящее время Донецкая область является неблагополучной по состоянию окружающей среды. Вызывает тревогу качественное состояние воздушного бассейна, водных ресурсов, почвенного покрова, животного и растительного мира [11].

Настоящая работа посвящена изучению одного из основных водных объектов области - реки Кальмиус.

Кальмиус является второй по значению рекой Донбасса [14]. Интенсивное потребление и последующий сброс отработанных промышленных и шахтных вод существенно ухудшили состояние местных водотоков и бассейна реки в частности, как в количественном, так и в качественном отношении. С точки зрения хозяйственной деятельности человека Кальмиус является одной из самых важных рек области. Из р. Кальмиус забирается вода для нужд промышленности и сельского хозяйства. Реки бассейна принимают более 60% сточных вод. В санитарном отношении качество воды характеризуется как полисапробное, то есть максимально загрязненное с отсутствием самоочищения [14].

Актуальность работы обусловлена тем, что река Кальмиус является одним из крупнейших водотоков Донбасса, непосредственно впадающим в Азовское море, и рекой, бассейн которой полностью находится в пределах Донецкой области. Экологическое состояние реки, качество воды в ней, организмы, обитающие в ней подвержены существенному влиянию. Кальмиус испытывает антропогенную нагрузку. Причина этого - поступление загрязненных сточных вод с предприятий, с сельскохозяйственных угодий и т.д. В воде рек региона имеет место высокая концентрация солей. Это объясняется высоким природным их содержанием в грунтовых водах, которые питают реки и сбросом в них шахтных вод. Таким образом, выбранный водный объект требует тщательного контроля.

Особенности видов водорослей представляет значительный практический интерес с точки зрения углубления знаний об устойчивости, адаптационных возможностях, изменчивости различных представителей.

Объект исследований - альгофлора реки Кальмиус.

Цель работы - выделить особенности реки Кальмиус и ее притоков для оценки состояния водорослей как информативных показателей всей экосистемы.

В связи с целью работы были поставлены следующие задачи:

1. рассмотреть общую характеристику рек, как гидрологических объектов;

2. рассмотреть физико-географическую характеристику бассейна реки Кальмиус;

3. изучить гидролого-гидрохимический режим реки;

4. провести анализ изученности альгофлоры р. Кальмиус.



1. Общая характеристика рек как гидрологических объектов

Река -- природный постоянный (может сезонно пересыхать и со временем менять русло) водный поток значительных размеров с естественным течением по руслу (выработанному им естественному углублению) от истока вниз до устья и питающийся за счёт поверхностного и подземного стока с его бассейна [3].

Реки являются составной частью гидрологического цикла. Вода в реке, как правило, собирается с поверхностных стоков, образующихся в результате атмосферных осадков с определённой площади, ограниченной водоразделом (бассейн реки), а также из других источников, например запасов подземных вод, влаги, хранящейся в естественном льду (в процессе таяния ледников) и снеговом покрове.

В местах естественных или искусственных препятствий течению реки возникают водохранилища (проточные озёра либо искусственные моря) [3].

Вода, поступающая на поверхность земли в виде осадков или выходящих подземных потоков, собирается в понижениях рельефа и, стекая под действием силы тяжести в направлении понижения местности, образует поверхностные водотоки.

1.1 Гидрографическая сеть. Речные системы. Главные реки и их притоки

Поверхностные водотоки в зависимости от их величины и физико-географических условий, в которых они протекают, могут быть постоянно или периодически действующими. Система постоянно и временно действующих водотоков и озер образует гидрографическую сеть поверхности суши. К гидрографической сети не относятся многочисленные небольшие струйки воды, временно образующиеся в период таяния снега или выпадения жидких осадков, а также временные скопления воды, возникающие в небольших многочисленных понижениях местности [23].

Когда рассматривается система постоянно и временно действующих водотоков, применяется термин русловая сеть. Часть русловой сети, включающая достаточно крупные, преимущественно постоянные русловые потоки, объединяется понятием речной сети. В строении гидрографической (русловой) сети можно выделить следующие основные звенья, последовательно сменяющиеся от верховьев вниз по течению: ложбины, лощины, суходолы, речные долины (рис. 1).

Рис. 1.1. Схема основных звеньев гидрографической сети.

I -- основные звенья сети; II -- поперечные профили.

Ложбина -- верхнее (по течению) звено гидрографической сети, представляет собой слабовыраженную, вытянутую впадину водно-эрозионного происхождения с пологими, обычно задернованными склонами и ровным, вогнутым, наклонным дном.

Лощина -- следующее за ложбиной звено гидрографической сети, отличающееся от ложбины большей глубиной вреза, большей высотой и крутизной склонов и появлением форм донного и берегового размыва или ветвистого русла.

Суходол -- преддолинное нижнее звено гидрографической сети без постоянного водотока; характеризуется асимметрией склонов и наличием извилистого русла временного потока.

Долина -- наиболее полно разработанное деятельностью воды звено гидрографической сети, характеризующееся большой протяженностью и наличием постоянного потока (речные долины).

Река - естественный водный приток, протекающий в вытянутых понижениях земной поверхности и имеющий относительно постоянное и разработанное им русло, по которому осуществляется сток воды.

Речная система - совокупность рек, впадающих в рассматриваемую главную реку, вместе с главной рекой. Речная система включает в себя одну главную реку, ряд притоков главной реки, притоки этих притоков и т.д. Реки, непосредственно впадающие в главную реку, называются притоками первого порядка. Притоки второго порядка по отношению к главной реке - реки, впадающие в притоки первого порядка, и т.д. [21].

1.2 Исток и устье реки. Основные виды устьев

Место начала реки называется истоком. Начало река может получить из ручьев и ключей, ледника, озера или болота. Когда река образуется от слияния двух рек, место слияния является началом этой реки, однако за исток ее следует принимать место начала более длинной из двух слившихся рек. В этом случае можно различать гидрографическую длину реки, т. е. длину от наиболее удаленного истока, и длину реки данного названия.

Впадая в другую реку, озеро или море, река образует устье. Если река впадает в реку, озеро или море двумя рукавами, за устье принимается устье более крупного рукава. При наличии дельты за устье принимается устье основного рукава.

При впадении в море или озеро река часто отлагает значительное количество наносов и в этом случае создает многорукавное устье, называемое дельтой. Чем меньше несет река наносов, тем слабее выражены дельтовые формы. Приливы, отливы и морские течения затрудняют образование дельт. В этих случаях река часто вливается в море одним широким руслом, образуя губу, или эстуарий [24].

Особой формой эстуариев являются лиманы, представляющие собой затопленную морем устьевую часть долины. Образование лиманов происходит при опусканиях береговой полосы. Лиманы сохраняют характерную извилистость речной долины. В отличие от лимана, участок моря, примыкающий к морскому берегу и отделенный от основного морского пространства косой, называется лагуной.

Наносы, выносимые реками в море, откладываясь за пределами устья, образуют мелководное взморье -- бар.

В конце нижнего течения реки при впадении ее в море и в пределах прибрежной части моря образуется переходная зона. На протяжении этой зоны под влиянием моря режим реки существенно изменяется: скорости течения уменьшаются, в реку проникают приливо-отливные течения, происходит смешение речной и морской воды, ширина реки резко возрастает и образуется дельта или эстуарий.

В свою очередь прибрежная часть моря, непосредственно прилегающая к устью реки, испытывает влияние впадающей реки. Это влияние сказывается в понижении солености морской воды, в распределении глубин, течений и изменении других характеристик гидрологического режима. Указанная переходная зона называется устьевой областью. В пределах этой области в свою очередь различают предустьевое взморье и приморский участок реки [25].

Приморский участок реки делится на предустьевой и устьевой участки. Предустьевой участок реки имеет речной режим, только временами нарушаемый сгонно-нагонными и приливо-отливными явлениями. Его верхний створ находится на границе проникновения этих явлений, нижний -- в месте разделения реки на рукава, а при однорукавных устьях и эстуариях -- в сечении, где постоянно наблюдается смешение речной и морской воды.

Устьевой участок реки простирается от нижнего створа предустьевого участка до предустьевого взморья. По ширине устьевой участок ограничивается коренными берегами долины, а если они нечетко выражены, то линией наибольшего разлива в половодье.

Предустьевое взморье занимает пространство от нижней границы устьевого участка до зоны, дальше которой влияние реки на морской режим уже не прослеживается [23].

1.3 Поверхностный и подземный водосборы. Водоразделы

Территория земной поверхности, включая толщу почво-грунтов, откуда данная речная система или отдельная река получает водное питание, называется бассейном речной системы или реки. Бассейн каждой реки включает в себя поверхностный и подземный водосборы.

Поверхностный водосбор представляет собой площадь земной поверхности, с которой воды поступают в данную речную систему или отдельную реку.

Подземный водосбор образуют толщи почво-грунтов, из которых вода поступает в речную сеть.

Поверхностный водосбор каждой реки отделяется от водосбора соседней реки водоразделом, проходящим по наиболее высоким точкам земной поверхности, расположенным между водосборами соседних рек. В общем случае поверхностный и подземный водосборы рек не совпадают.

Процесс эрозии, продолжающийся непрерывно в течение весьма длительного периода, может закончиться прорывом водораздельной линии двух соседних рек. Такое явление называется перехватом, или смешением (соединением), вод.

Иногда смешение вод может осуществиться в результате бифуркации, или процесса дробления реки на рукава, обычно в нижнем течении. Отходящие в результате бифуркации от основного русла рукава могут ниже по течению снова влиться в основное русло или проложить себе путь по направлению к соседнему водосбору. Рукава, отделяющиеся от основного русла, могут и не соединяться с ним ниже по течению, а иметь самостоятельное устье [24].

река кальмиус альгофлора водоросли

1.4 Морфометрические характеристики речного бассейна

Особенности геометрического строения речных водосборов обычно характеризуют некоторыми количественными показателями - морфометрическими характеристиками. Среди этих характеристик основными исходными являются длина реки и площадь водосбора.

Длиной реки называется расстояние от истока до устья в километрах; счет километров принято вести от устья как от более определенной точки, чем исток.

Следует при этом иметь в виду, что при сложном строении устьевой области выбор начального створа отсчета является условным.

Измерив длину рек, образующих данную речную систему, можно построить так называемую гидрографическую схему, которая дает наглядное представление о том, куда какая река и после какой впадает, какова ее длина по сравнению с длинами других рек бассейна [23].

Площадь водосбора рек, расположенных в одинаковых физико-географических условиях, непосредственно определяет водность реки: чем больше река, тем она полноводнее.

Для определения площади водосбора на карте устанавливают водораздел и измеряют ограниченную им площадь.



1.5 Физико-географические характеристики бассейна. Элементы долины и поймы

Физико-географические характеристики бассейна (географическое положение, климат, геологическое строение, почва, растительность и рельеф) оказывают существенное влияние на процессы стока. Поэтому при исследовании реки и режима ее стока необходимо детальное их изучение.

Географическое положение бассейна определяется географическими координатами (широта и долгота), между которыми он находится. Общее, но достаточно ясное представление о географическом положении бассейна дает указание о его расположении по отношению к бассейнам других рек, горных хребтов и т.д.

Климатические (метеорологические) условия являются в большинстве случаев решающими факторами, определяющими водный режим водоема. Из метеорологических факторов главнейшими в смысле влияния их на сток являются количество осадков, характер их выпадения, температура воздуха и дефицит влажности воздуха.

Геологическое строение и почвы бассейна определяют характер и размер подземного питания рек, потери осадков на просачивание, появление заболоченных пространств и пр. При исследовании малых бассейнов желательно геологическое строение и почвы охарактеризовать на основании специальных исследований.

Рельеф, влияя на количество, характер выпадения и распределение осадков по территории бассейна, температуру воздуха и условия протекания воды по земной поверхности, является существенным фактором, определяющим водность рек и характер их режима. Поэтому данные о рельефе имеют весьма важное значение в выяснении общих условий стока.

Растительный покров бассейна обычно характеризуется сведениями об основных видах растительности, распространенной в пределах водосбора с указанием размеров занимаемых ими площадей.

Озерность, заболоченность, распределение вечной мерзлоты и наличие ледников должны быть учтены достаточно полно по имеющимся материалам или на основании специальных исследований.

В частности, важно установить так называемые коэффициенты озерности и заболоченности, представляющие собой соответственно отношение площади, занятой озерами или болотами, к общей площади речного бассейна [25].

Долинами называются относительно узкие и вытянутые в длину, большей частью извилистые пониженные формы рельефа, характеризующиеся общим наклоном своего ложа к устью. Долины, встречаясь между собой, никогда не пересекаются, а сливаются вместе в одно общее понижение.

В долине различают следующие составные части:

1. Самая низкая часть долины -- дно, или ложе. Часть ложа долины, занятая водами реки, называется руслом.

2. Повышенные участки суши, ограничивающие с боков ложе долины, называются склонами долины.

3. Места сопряжения дна долины со склонами отмечаются часто более или менее заметным изломом в поперечном профиле и называются подошвой склонов.

4. Зона сопряжения склонов долины с прилегающей местностью называется бровкой долины.

5. Относительно горизонтальные площадки, располагающиеся уступами по высоте в пределах дна и склонов долины, называются террасами.

Терраса, расположенная в пределах дна долины и заливаемая речными водами во время половодья, носит название поймы [26].

Таким образом, система постоянно и временно действующих водотоков и озер образует гидрографическую сеть поверхности суши. Речная система включает в себя одну главную реку, ряд притоков главной реки, притоки этих притоков и т.д. Впадая в другую реку, озеро или море, река образует устье. Бассейн каждой реки включает в себя поверхностный и подземный водосборы, а физико-географические характеристики бассейна оказывают существенное влияние на процессы стока.



2. Физико-географическая характеристика бассейна реки Кальмиус

2.1 Геологическое строение поймы и рельеф

Река Кальмиус берет начало на южном склоне Донецкого кряжа, несет свои воды по нескольким районам Донецкой области, протекая через крупнейшие города области - Донецк и Мариуполь, и впадает в Азовское море. Исток Кальмиуса находится возле с. Яковлевка между станцией Ясиноватая и городом Донецком. В верховьях реки сооружено Верхнекальмиусское водохранилище, которое соединено с каналом Северский Донец - Донбасс.

Длина р. Кальмиус составляет 209 км, а общая площадь бассейна - 5070 км². Таким образом, по протяженности Кальмиус относится к категории малых рек [1].

Средний уклон поверхности - 1%. Рельеф бассейна равнинный, умеренно пересеченный оврагами и балками. Густота овражно-балочной сети составляет 0,5-0,7 км.

Средний годовой расход воды у п. Приморское 6,23 м³/сек, модуль стока 1,68 л/сек., ширина в средней части 15 -- 25 м. В среднем течении в Кальмиус впадают два крупных притока: левобережный - р. Грузская (длина 47 км) и правобережный - р. Мокрая Волноваха (длина 63 км). В нижнем течении в р. Кальмиус впадает река Кальчик - правый приток (длина 88 км).

Бассейн реки Кальмиус расположен в трех геоморфологических районах: верхняя часть - в пределах южного склона Донецкого кряжа, средняя - в Приазовской кристаллической гряде и южная, приустьевая, - на приазовской низменности. Русло реки разветвленное, местами сильно извилистое, шириной до 20 метров. Скорость течения от 0,4 м/с до 1,5 м/с. Характер течения на всем протяжении разнообразен. В верховьях оно носит слабо выраженный горный характер, в низовье - типично степной вид. В верхнем и среднем течении характер берегов гористый и безлесный, в нижнем - берега низкие с редкими деревьями, кое-где поросшие камышом. Пойма реки двусторонняя, в местах сужения долины - отсутствует, ширина поймы от 150 м до 2 км. Дно каменистое и глинистое, прикрытое слоем ила, глубина реки составляет от 2,5 до 10 метров [16, 14].

В целом же для характеристики геологического строения бассейна реки Кальмиус, следует рассмотреть 2 геоморфологические области: структурно-денудационную область Донецкого кряжа и структурно-денудационную область Приазовской возвышенности. Таким образом, в геологическом строении бассейна будут присутствовать сильно дислоцированные, усложненные многочисленными разрывными нарушениями отложения карбона, перми, триаса (песчаники, аргилиты, алевролиты, известняк, уголь), которые имеют многокилометровую мощность и слагают Донецкий кряж, а также могучие толщи песчаных глин, известняка, прикрытого лессовидными суглинками и глинами, формирующих Приазовскую возвышенность. На крайнем юге же бассейна реки Кальмиус широко распространены современные морские отложения [20].

Рис.2.1. Географическое расположение реки Кальмиус

2.2 Климатические условия

Бассейн р. Кальмиус по своему географическому положению относится к Центральной степи. Климат континентален, формируется под воздействием климатообразующих факторов: солнечной радиации, циркуляции атмосферы и подстилающей поверхности. Воздушные массы, которые поступают из Азиатского материка и Нижневолжских степей, обусловливают низкие температуры зимой с холодными, а осенью и летом - сухими горячими ветрами. Среднегодовая температура составляет +7,8°С. Средняя температура наиболее теплого месяца (июля) +22°С, наиболее холодного (января) - 6,3°С. Абсолютный максимум температур в июле +38°С, а абсолютный минимум в январе - 36°С. Распределение осадков неравномерно. Они уменьшаются с севера на юг (Донецк - 522 мм, Мариуполь - 457 мм) с увеличением на Донецком кряже и Приазовской возвышенности [20].

Осадки, которые выпадают в теплый период года, нередко разделяются длительными периодами без дождей. Наблюдается 5-6 таких периодов, длительностью 10 дней и более. В холодный период года осадки, которые выпадают в твердом виде, образуют снежный покров, что зависит от погодных условий каждый год и поэтому может намного отличаться от средних многолетних данных [20]. Средняя длительность периода со стойким снежным покровом составляет (кроме прибрежных районов) 47-63 дня, но и его отсутствие в области достаточно часто. Длительность снеготаяния зависит как от погодных условий, так и от толщины и плотности снежной сени. В среднем снеготаяние продолжается 10-20 дней, в отдельные годы сокращается до 11-8 дней [14].

2.3 Гидрографическая сеть. Характеристика притоков бассейнов р. Кальмиус

В состав р. Кальмиус входят притоки и водохранилища (порядка 18). В Донецкой области выделяют:

· Верхнекальмиусское - это резервное водохранилище питьевого водоснабжения. Верхнекальмиусское (емкость 14,8 млн. м³) - относится к полупромышленным водохранилищам. По состоянию площади водосбора это водохранилище относится к слабому по степени освоения в сельском хозяйстве.

· Нижнекальмиусское водохранилище, предназначено для рыбалки и отдыха населения. Нижнекальмиусское (12 млн. м³) - относится к промышленным водохранилищам. По состоянию водосборной площади это водохранилище относится к 3-й группе по степени освоения в сельском хозяйстве - с наличием на значительной площади районов городских и заводских построек. Поверхностный сток в районе застроек несет с собой большое количество взвешенных и биогенных веществ, нефтепродуктов и др.

· Старобешевское водохранилище (44,0 млн. м³) - относится к водоемам охладителям гидроэлектростанций. В Основной приходной составляющей водного баланса водоема является сток рек Кальмиуса и Грузской, которые сильно загрязнены промышленными, хозяйственно-бытовыми и шахтными водами.

· Павловское водохранилище, основное предназначение водохранилища - это обеспечение технической водой промышленных предприятий города Мариуполя. Павлопольское водохранилище (76 млн. м³) - относится к естественным водохранилищам с интенсивным сельскохозяйственным использованием. Пригодно для рекреации.

Кальмиус имеет 9-ть притоков:

- четыре левых - река Бахмутка, балка Богодухова, реки Грузская, река Осыковая;

- пять правых - балки Широкая и Берестовая, реки Мокрая Волноваха, Столовая (Кичиксу) и Кальчик [12, 17, 18, 21].

В среднем течении в р. Кальмиус впадают два крупных притока: левобережный - р. Грузская (длина 47 км, водосборная площадь 517 км²) и правобережный - р. Мокрая Волноваха (длина 63 км, водосборная площадь 909 км²). В нижнем течении в р. Кальмиус впадает река Кальчик - правый приток (длина 88 км, водосборная площадь 1263 км²).

Река Кальмиус и ряд ее притоков на всем протяжении зарегулированы плотинами, что вносит изменения в режим поверхностного и подземного стоков, влияет на экологическую обстановку по всему бассейну.

На балке Широкой сооружена плотина и образовано Донецкое море (6,9 млн. м³). При чрезвычайно высокой зарегулированности стока сокращается водообмен, скорости течения в водохранилищах, особенно в прудах в десятки раз меньше, чем в реке, что приводит к образованию различных застойных антисанитарных зон. Кроме того, в прудах и водохранилищах нарушается режим паводков и река не в состоянии промыть не только их, но и свое русло, в результате чего заиляется и мелеет. В связи с этим, регулирование стока должно включать комплекс гидротехнических мероприятий [18].

Водный режим реки Кальмиус определяется особенностями половодья, его продолжительностью и долей участия талых вод в годовом стоке. Основным источником питания реки являются талые воды, дождевые и грунтовые воды имеют второстепенное значение. Ледостав реки устанавливается в первой декаде декабря. Наибольшая толщина льда 0,7 метров, средняя 0,2-0,3 метра. Во второй половине марта река полностью очищается ото льда. На водотоках бассейна р. Кальмиус сток весеннего половодья составляет 60-70%. В средние и маловодные годы доля талых вод снижается до 40-50%. Наивысшие уровни дождевых паводков равны или несколько превышают максимальные уровни весеннего половодья и достигают 2,5-5,0 м [17].

Характеристика притоков бассейнов р. Кальмиус

Река Грузская впадает в реку Кальмиус левым притоком на расстоянии 162 км от устья. В верховье реки расположен г. Макеевка с развитой угольной, металлургической, коксохимической, легкой и пищевой промышленностью, который сбрасывает в нее свои сточные воды. Вода служит только для полива сельхозугодий. Вода реки Грузской сульфатно-гидрокарбонатного класса группы натрия. Общая минерализация воды практически не изменяется по сезонам года и составляет 2,0-2,2 г/л. Вода и донные наносы р. Грузской значительно загрязнены веществами органического происхождения. Их концентрации превышают ПДК в десятки, и даже сотни раз. Бактериальная загрязненность реки в районе г. Горбачово-Михайловка составляет 2,01*105 кл/мл (по общему количеству бактерий). Постоянное поступление в реку промышленных и хозяйственно-бытовых стоков от городов Макеевка и Моспино, а также шахтных вод превратили р. Грузскую в коллектор сточных вод "без признаков жизни". Все показатели воды в десятки раз выше ПДК [13].

Река Мокрая Волноваха с притоком Сухая Волноваха впадает справа в реку Кальмиус на расстоянии 115 км от устья. Характерной особенностью реки является обилие ключей у истоков. На площади водосбора сильно развиты карстовые явления, - открыто несколько десятков пещер. Карстовые явления приводят к сильному дренированию местности. По этой причине р. Сухая Волноваха, доходя до карстовой зоны, исчезает и несколько километров течет по подземному руслу, затем снова выходит на поверхность. Река Мокрая Волноваха незначительно загрязняется в паводковые периоды стоками с водосборной площади. Минерализация воды колеблется от 0,82 до 1,8 г/л, по составу относится к сульфатному в период половодья и сульфатно-хлоридному в остальное время года классу групп натрия и кальция. Вода реки используется для полива сельхозугодий и водоснабжения индивидуальных хозяйств. Река также может быть использована для рекреации [13].

Река Сухая Волноваха впадает в реку Мокрая Волноваха левым притоком на расстоянии 15 км от устья. Длина составляет 46 км, площадь бассейна - 451 км². Исток расположен возле пгт. Ольчинки. Долина V-образная, шириной до 2 км, глубиной до 40 м. Ширина поймы до 100 м. Русло реки слабоизвилистое, ширина - до 5 м. Уклон реки составляет 1,9 м/км. Питание в основном снеговое и дождевое. Летом пересыхает. Замерзает в начале декабря, вскрывается в первой половине марта. Присутствуют пруды. Используется для орошения и технического водопользования.

Река Кальчик с притоком Малый Кальчик впадает в реку Кальмиус в районе ее устья. Расход воды колеблется от 3,0 до 30 м³/сек. На Кальчике расположено Старокрымское водохранилище. Река в верхнем и среднем течении загрязняется смывом солей с сельхозугодий и бытовыми сточными водами г. Мариуполя. Минерализация воды повышается от истока к устью и достигает величин 2,5 г/л. Вода относится к хлоридному классу группы натрия, кальция. Вода реки имеет повышенной содержание нефтепродуктов и нелетучих фенолов. Все показатели реки Кальчик превышают ПДК.

Река Малый Кальчик является левым притоком реки Кальчик, в которую впадает на расстоянии 30 км от устья. Длина - 38 км, площадь бассейна - 278 км². Берет исток на запад от с. Рыбинское. Долина трапециевидная, шириной до 2 км и глубиной не более 50 м. Ширина поймы до 100 м. Русло слабоизвилистое, обычно шириной 5 м. Уклон реки равен 5,1 м/км. Питание смешанное. В маловодные годы в верховьях пересыхает. Ледостав неустойчивый; замерзает в средине декабря, вскрывается в конце февраля. Сток зарегулирован прудами. Воду используют для орошения и технического водопользования [13].

Таким образом, р. Кальмиус берет начало на южном склоне Донецкого кряжа, несет свои воды по нескольким районам Донецкой области. В верховьях реки сооружено Верхнекальмиусское водохранилище, которое соединено с каналом Северский Донец - Донбасс. Рельеф бассейна равнинный, умеренно пересеченный оврагами и балками. В геологическом строении бассейна присутствуют отложения карбона, перми, триаса, которые слагают Донецкий кряж, а также могучие толщи песчаных глин, известняка, формирующих Приазовскую возвышенность. Климат континентален. Осадки, которые выпадают в теплый период года, нередко разделяются длительными периодами без дождей. В состав р. Кальмиус входят притоки и водохранилища (порядка 18).

3. Гидролого-гидрохимический режим реки Кальмиус

3.1 Термальный и ледовый режим

Термический режим Кальмиуса формируется в результате теплообмена между водной массой и окружающей средой, с одной стороны, и ложем русла - с другой. Теплообмен протекает различно при открытой водной поверхности и при ледяном покрове. Составляющими теплообмена с атмосферой при открытой водной поверхности, так же как и в морях (или озерах), являются: поглощение водой прямой и рассеянной солнечной радиации, эффективное излучение, непосредственный обмен теплом с атмосферой на поверхности соприкосновения ее с водой, затрата тепла на испарение и выделение его при конденсации. При наличии ледяного покрова интенсивность теплообмена между атмосферой и водной массой резко снижается. Лед и выпадающий на него снег уже при толщине 10-20 см практически прекращают доступ к воде лучистой энергии солнца и исключают встречное излучение. Прекращаются конденсация и испарение с водной поверхности. Нарушается турбулентный обмен теплом непосредственно между водной массой и атмосферой. В результате теплообмен осуществляется через толщу ледяного и снежного покрова путем теплопроводности [4].

Роль теплообмена с ложем русла в общем балансе тепла речных вод значительно меньше, чем теплообмена с атмосферой. Летом происходит отдача тепла водной массой ложу Кальмиуса, зимой поток тепла направлен от дна к воде.

В годовом цикле температурного режима речных вод отчетливо выделяются два периода: открытой водной поверхности и ледостава. В первом периоде вследствие турбулентности потока и интенсивного перемешивания вся водная масса быстро реагирует на изменение метеорологических условий и ход температуры воды почти параллелен ходу температуры воздуха. В первой половине этого периода, в особенности во время весеннего половодья, температура воды ниже температуры воздуха, а затем, наоборот, температура воды превышает температуру воздуха [19].

Весной с момента перехода температуры воздуха через 0°С начинается таяние снега на льду и берегах реки. На поверхности ледяного покрова появляется вода. Одновременно с действием солнечной радиации и теплых воздушных масс она способствует таянию льда. Ледяной покров теряет прочность. Монолитность строения ледяных масс нарушается, лед приобретает столбчатую структуру и сравнительно легко разламывается под возрастающим напором речного потока.

Прежде всего, уменьшается прочность связи ледяного покрова с берегами. Образуются закраины - полосы воды, свободной ото льда. Возникновению закраин способствуют также трещины, появляющиеся у берегов вследствие вспучивания льда при подъеме уровня воды. Оторвавшийся от берега ледяной покров на отдельных участках перемещается на короткие расстояния. Возникают так называемые подвижки льда. Таких подвижек бывает несколько. Местами в ледяном покрове появляются промоины и проталины. При дальнейшем разрушении он разламывается на отдельные поля и льдины. Плывущие по реке ледяные поля и льдины образуют ледоход [2].

В ледовом режиме Кальмиуса можно выделить три фазы: замерзание - появление первичных форм ледообразования, ледостав со всеми сопутствующими ему явлениями и вскрытие. Прибрежные участки, отмели, заводи являются первыми очагами ледовых образований. Здесь возникают забереги. Забереги бывают первичные, постоянные и наносные. Первичные забереги возникают в тихие морозные ночи; днем при повышении температуры воздуха они обычно исчезают или взламываются волнением. По мере усиления морозов образуются постоянные забереги. Они постепенно растут в ширину и толщину до тех пор, пока не наступит ледостав. На крупных реках во время осеннего ледохода плывущие по реке лед и шуга прибиваются к берегу, примерзают к нему и образуют наносные забереги, обычно с неровной поверхностью. При обильном выпадении снега на незамерзшую водную поверхность образуется снежура, или снежница, плывущая комковатыми скоплениями, еле возвышающимися над водой, в виде рыхлой несмерзающейся массы [19].

3.2 Гидрохимический режим

В целом весь бассейн реки Кальмиус тесно связан с экономикой прилегающих территорий и играет большую роль в развитии социальной среды. В то же время всестороннее использование биоресурсов рек, их зарегулирование, забор воды для сельскохозяйственных и хозяйственно-бытовых нужд, а также превращение рек в коллекторы сточных вод нарушили их природное состояние. Реки стали сильно загрязненными, заиленными, с плохим качеством воды, обедненными растительностью и животными. Чрезвычайно интенсивное использование в народном хозяйстве, как самих рек, так и водозаборов нарушает их природный гидрохимический и гидробиологический режим, снижается водность и глубина, реки заиляются и зарастают, увеличивается их эвтрофикация за счет накопления биогенных элементов [12].

В верхнем течении река Кальмиус интенсивно загрязняется промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. На этом участке, длиной 17 км, находится ряд источников сброса с общим расходом около 4000 м³/час. По загрязнению наиболее неблагоприятен сток шахты Красногвардейской, мутность которого и концентрация нефтепродуктов превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) в 2-3 раза. В сточных водах остальных предприятий концентрация загрязнений ниже - мутность 8-36 мг/л, превышение ПДК по нефтепродуктам - 1,2-4,3, фенолам - 2-9 раз. Минерализация воды р. Кальмиус на данном участке изменяется от 777 мг/л (исток реки), 2333 мг/л в верхнем и до 2090 мг/л в нижнем бьефе Нижнекальмиусского водохранилища. По составу вода изменяется от гидрокарбонатного до сульфатного класса группы натрия, имеет коричневато-желтый цвет, неприятный запах [14].

Река Кальмиус и ряд ее притоков на всем протяжении зарегулированы плотинами, что вносит изменения в режим поверхностного и подземного стоков. На реке образованы следующие водохранилища:

Верхнекальмиусское - относится к полупромшленным водохранилищам. Состав воды относится к гидрокарбонатному, гидрокарбонатно-сульфатному, сульфатному классу группы натрия, реже кальция. Минерализация воды достигает величин 1,0-1,5 г/л. Водохранилище можно использовать для рекреации.

Нижнекальмиусское - относится к промышленным водохранилищам. Поверхностный сток в районе застроек несет с собой большое количество взвешенных и биогенных веществ, нефтепродуктов и др. По составу вода сульфатная, сульфатно-хлоридная группы натрия. Минерализация воды колеблется от 1,5 до 2,5 г/л. Водохранилище можно использовать для рекреации.

Старобешевское - относится к водоемам охладителям гидроэлектростанций. Вода имеет минерализацию (среднегодовую) около 2 г/л и относится к сульфатному классу группы натрия. Основной приходной составляющей водного баланса водоема является сток рек Кальмиуса и Грузской, которые сильно загрязнены промышленными, хозяйственно-бытовыми и шахтными водами.

Павлопольское - относится к естественным водохранилищам с интенсивным сельскохозяйственным использованием. Вода имеет повышенную минерализацию и мутность, загрязнена биогенными веществами и ядохимикатами. По составу воды относится к гидрокарбонатному классу группы натрия. Пригодно для рекреации [13].

Вода р. Кальмиус на участке от г. Донецка до Старобешевского водохранилища по составу относится к сульфатно-гидрокарбонатному классу группы натрия, имеет желтый или коричневый цвет, неприятный гнилостный запах. Ниже Старобешевского водохранилища вплоть до г. Мариуполя состав воды изменяется и становится сульфатно-хлоридного класса. Общая минерализация в среднем течении изменяется в пределах 1,60-2,28 г/л, а в устье (г. Мариуполь) достигает 7,0 г/л. Величина рН воды уменьшается от верховья реки к устью в пределах 8,6-7,6 [14].

Вода р. Кальмиус интенсивно загрязняется минеральными и органическими взвешенными веществами в виде угольной пыли, масел, нефти. Содержание взвешенных веществ изменяется в широких пределах (0,7-200 мг/л). При этом прозрачность воды снижается до 2-4 см. значительное загрязнение реки взвешенными веществами происходит на устье реки от г. Донецка до Старобешевского водохранилища. Постоянное загрязнение веществами органического происхождения р. Кальмиус обусловило высокое химическое потребление кислорода и биохимическое потребление кислорода воды. Концентрация биогенных элементов от истока до устья в различные сезоны колеблется в широких пределах: ионов аммония от 0,1 до 37,8; нитратов - от 0,88 до 35,0; нитритов - 0,01-8,2 мг/л. Процессы биохимического превращения органических веществ интенсивно протекают в речной воде на участке от г. Старобешево до г. Мариуполя. Во все сезоны года концентрация биогенных компонентов к устью снижается. Загрязнение летучими и нелетучими фенолами прослеживается по всей длине реки Кальмиус. Особенно высокие значения фенолов наблюдаются весной (до 1,4 мг/л) у г. Мариуполя. Наиболее сильное загрязнение воды реки нефтепродуктами происходит в районе городов Донецка и Мариуполя (от 0,6 до 1,4 мг/л), а в донных наносах от 0,9 до 15 мг/л. Такая же закономерность и в отношении концентраций СПАВ (от 0,16 до 0,34 мг/л) [17].

Таким образом, термический режим Кальмиуса формируется в результате теплообмена между водной массой и окружающей средой, с одной стороны, и ложем русла - с другой. Река Кальмиус и ряд ее притоков на всем протяжении зарегулированы плотинами. На реке образованы следующие водохранилища: Верхнекальмиусское, Нижнекальмиусское, Старобешевское и Павлопольское. По составу вода изменяется от гидрокарбонатного до сульфатного класса группы натрия, имеет коричневато-желтый цвет, неприятный запах. Загрязнение летучими и нелетучими фенолами прослеживается по всей длине реки.



4. Изученность видового состава альгофлоры реки Кальмиус

Водоросли составляют основную массу растительных организмов в водоемах, встречаясь вместе с другими водяными растениями -- высшими (цветковые водяные растения, мхи, папоротникообразные) и низшими (водные лишайники, грибы и бактерии).

Микроскопические водоросли относятся к числу наиболее существенных компонентов водных экосистем и играют важную роль в санитарной оценке открытых и закрытых бассейнов, природных и искусственных водоемов и резервуаров [8]. Известно, что обогащение воды соединениями азота, фосфора и углерода приводит к стимулированию роста некоторых видов микроводорослей и изменению структуры альгоценозов, что и происходит в условиях бассейнов. Биоиндикационные методы на основе видового состава сообществ и обилия водорослей дают интегральную оценку результатов всех природных и антропогенных процессов, протекавших в водном объекте. Кроме того, биоиндикация по сообществам водорослей - экспресс-метод, в то время как химические анализы дорогостоящи, а основным преимуществом автотрофов является то, что водоросли первыми в трофической цепи реагируют на загрязнители, не успевая их накапливать.

Альгофлора реки Кальмиус является достаточно изученной.

По результатам изучения фитопланктона Марущак В., Лялюк Н.М. (2000-2001) сезонные изменения видового состава альгофлоры реки Кальмиус [10] показал, что преобладают 4 отдела водорослей (Cyanophyta, Bacillariophyta, Chlorophyta, Euglenophyta). Было определено 60 видов водорослей из 23 семейств 34 родов. Из вдового состава доминирующим был отдел Bacillariophyta.

По результатам Марущак В., Лялюк Н.М. (2002) сравнительный анализ качественных и количественных показателей альгофлор реки Северский Донец и реки Кальмиус [9] был дополнен и показал, что в альгофлоре Кальмиуса насчитывается 72 вида, водорослей представленных 83 внутривидовыми таксонами. Водоросли принадлежали пяти отделам (Cyanophyta, Euglenophyta, Dinophyta , Bacillariophyta , Chlorophyta) , 26 семейств и 42 рода. Наибольшим видовым разнообразием отличались отделы Bacillariophyta (41 вид водорослей, представленных 48 внутривидовыми таксонами) и Chlorophyta (20 видов водорослей, представленных 24 внутривидовыми таксонами).

По результатам Дегтярева Е.В. (2005-2008 гг.) мониторинг фитопланктона реки Кальмиус [5] показал, что в составе фитопланктона реки Кальмиус отмечено 79 видов, 33 семейства, 38 родов шести отделов Cyanoprocaryota (Cyanophyta), Euglenophyta, Dinophyta, Bacillariophyta, Xanthophyta, Chlorophyta. Наибольшее число видов отмечено в отделе Chlorophyta (40 видов и внутривидовых таксонов); второе место по числу видов занимал отдел Bacillariophyta, который насчитал 18 видов и внутривидовых таксонов водорослей и третье - Cyanoprocaryota (13 видов). Отдел Euglenophyta насчитывал 6 видов и внутривидовых таксонов. По одному виду каждое насчитывали семейства Dinophyta и Xanthophyta.

По результатам Карибян И.Г. (2013-2014 гг.) анализ альгологического состава фитопланктона показал, что в водах реки Кальмиус доминируют водоросли трех систематических отделов: Cyanoprocaryota, Bacillariophyta, Chlorophyta. Были выделены 34 семейства, 58 родов и 129 видов. В сообществах фитопланктона доминантами по числу видов были отделы Bacillariophyta (51 вид) и Chlorophyta (47 видов), а наименьшим числом видов был представлен отдел Xantophyta (2 вида) [6].

Таким образом, исходя из выше перечисленных данных в альгофлоре р. Кальмиус выделено 6 отделов: Cyanoprocaryota (Cyanophyta), Euglenophyta, Dinophyta, Bacillariophyta, Xanthophyta, Chlorophyta (максимальное количество), определено около 100 видов фитопланктона. Было установлено, что наибольшим видовым разнообразием отличались отделы Bacillariophyta и Chlorophyta.

Заключение

Таким образом, река Кальмиус по своей протяженности относится к категории малых рек, что в совокупности с небольшим количеством основных ее притоков делает ее маловодной и, следовательно, очень подверженной действию загрязнителей в виду небольшого потенциала к самоочищению.

Нами изучена общая характеристика рек, как гидрологических объектов, физико-географическая характеристика бассейна реки Кальмиус, гидролого-гидрохимический режим реки, проанализирована изученность видового состава альгофлоры.

Дальнейшая работа будет заключаться в:

1) подборе территории исследования;

2) изучении методов сбора проб фитопланктона, фиксации проб, качественного изучения материала (изучение собранного материала в живом и фиксированном состоянии, микроскопическое изучение, изучение размеров водорослей, как важный диагностический признак), количественного учета водорослей (данные о численности для определения их биомассы и пересчета других количественных показателей);

3) определении видового состава водорослей, любых отклонений от морфологической формы, среднего размера, окраски видов, указанных в определителях;

4) составлении систематического списка водорослей фитопланктона реки Кальмиус (по литературным источникам и микроскопическим определением).



Список литературы

1. Большая Советская Энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров. - 3-е изд. - М.: Сов. энциклопедия, 1969-1978. - 78 c.

2. Воробьев Г.А. Природные ресурсы и охрана окружающей среды / Г.А. Воробьев. - Вологда: Русь. - 1997. - 114 c.

3. География. Современная иллюстрированная энциклопедия / Под редакцией проф. А.П. Горкина. -- М.: Росмэн, 2006.

4. Давыдов Л.К. Общая гидрология / Л.К. Давыдов, А.А. Дмитриева, Н.Г. Конкина // Учебник. -- Л., Гидрометеоиздат, 1973. -- 400 с.

5. Дегтярев Е.В. Мониторинг фитопланктона р. Кальмиус / Е.В. Дегтярев, А.И. Титов. // Мат. Всеукр. науч. конф. "Мониторинг природных и техногенных сред". - Симферополь: ДИАЙПИ, 2008. - С. 45-48.

6. Карибян И.Г. Определение токсичности воды в реке Кальмиус при помощи биотеста / И.Г. Карибян // Мат. Междунар. науч. конф. "Фундаментальные и прикладные исследования в биологии". - Донецк: Ноулидж, 2014. - С. 156-157.

7. Лялюк Н.М. Видовое разнообразие водорослей планктона прудов г. Донецка / Н.М. Лялюк, М.Ю. Омельченко. // Проблеми екології та охорони природи техногенного регіону: Міжвід. зб. наук. праць. - Донецьк: ДонНУ, 2010. - №10(1). - С. 74-78.

8. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод / А.В. Маркушин. - Зоол. ин-т АН СССР, 1974. - 60 с.

9. Марущак В. Порівняльний аналіз якісних та кількісних показників альгофлор р. Сіверський Донець та р. Кальміус / В. Марущак, Н. Лялюк. // I Міжнар. наук. конф. асп. та студ. "Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів" - Донецьк, 2002 г. - С. 36-38.

10. Марущак В. Сезонні зміни видового складу альгофлори річки Кальміус / В. Марущак, Н. Лялюк / Мат. конф. мол. вчених-бот. Укр. "Актуальні проблеми ботаніки та екології". - Ніжин: СДАУ, 2001 г. С. 32-33.

11. Национальная экологическая политика. Государственный экологический контроль: достижения и задачи // Наш край №10, 2009г.- С.45-50

12. Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів. / Збірка доповідей І Міжнародної наукової конференції аспірантів та студентів. Т. 1 - Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2002 г. - 150 с.

13. Паладий И.П. Пути сохранения аборигенной биоты реки Кальмиус. Автореферат магистерской работы ДОННТУ - [Электронный ресурс]: Портал магистров ДонНТУ. - Режим доступа:

http://masters.donntu.org/2005/feht/paladiy/diss/index.htm

14. Паладий И.П., Молодан Г.Н. Социально-экономические аспекты сохранения аборигенной биоты реки Кальмиус. Конференция ДонНТУ, 2004. - [Электронный ресурс]: Портал магистров ДонНТУ. - Режим доступа: http://masters.donntu.org/2005/feht/paladiy/lib/aspects.htm

15. Пельтихин А.С. Особенности рек Донбасса и рекреация/ А.С. Пельтихин // Сб. материалов научно-практической конференции "Туризм - перспективная отрасль экономики Украины". - Донецк, 1995. - С. 123-124

16. Программа восстановления и поддержания чистоты и водности малых рек Донецкой области. / под. ред. Яцика А.В. - Донецк, 1999 г. - 357 с.

17. Рекреационные зоны и туристско-экскурсионные маршруты Донецкой области. "Мой Донбасс". Т. 1 / Под ред. С.С. Куруленко. - Донецк: ДИТБ, 2001. - С. 215-239

18. Слюсарев А.А. Природа Донбаса. Научно-популярные очерки / А.А. Слюсарев. - Донецк: Донбас, 1983. - 104 с.

19. Тарасов В.И. Гидросфера: учебное пособие / В.И. Тарасов - Владивосток: Уссурийский госпединститут, 2004.- Режим доступа: www.library.saransk.ru/priroda.htm

20. Физико-географические условия формирования стока реки Кальмиус Донецкой области. Данные Донецкого областного управления водных ресурсов, 2004 г. [Электронный ресурс]: Портал магистров ДонНТУ. - Режим доступа: http://masters.donntu.org/2005/feht/paladiy/lib/donreg.htm

21. Химченко В.А. Ларинская заповедная степь / В.А. Химченко // По заповедным местам Донбасса. Очерки о Донецком крае. -- Донецк: ООО "Лебедь", 2007. -- 100 с.

22. Хортон Р.Е. Эрозионное развитие рек и водосборных бассейнов. Гидрофизический подход к количественной морфологии / Р.Е. Хортон; пер. Д.Л. Арманд. - М.: Госиздат Иностр. лит-ры, 1948. - 158 с.

23. Чеботарёв А.И. Гидрологический словарь / А.И. Чеботарёв. -- Л.: Гидрометеоиздат, 1964. -- 224 с.

24. Чеботарёв А.И. Гидрологический словарь / А.И. Чеботарёв. -- Изд. 2-е, испр. и доп. -- Л.: Гидрометеоиздат, 1970. -- 308 с.

25. Чеботарёв А.И. Гидрологический словарь / А.И. Чеботарёв. -- Изд. 3-е, испр. и доп. -- Л.: Гидрометеоиздат, 1978. -- 308 с.

26. Эдельштейн Я.С. Основы геоморфологии. / Я.С. Эдельштейн. - М.: Учпедгиз, 1938. - 328 с.

Размещено на Allbest.ru