Экологическое состояние поверхностных вод Воронежской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Глава 1. Воронежская область: особенности природных и антропогенных условий, формирующих её водные ресурсы

1.1. Природные условия

1.2. Антропогенные условия

Глава 2. Общие сведения о поверхностных водах Воронежской области

2.1. Обеспеченность водными ресурсами и гидрологическое районирование

2.2. Гидрологическая характеристика некоторых рек Воронежской области

2.3. Озёра, пруды, водохранилища

Глава 3. Экологическое состояние поверхностных вод

3.1. Основные показатели качества

3.2. ПДК вредных веществ

3.3. Современное состояние и использование

Глава 4. Федеральное законодательство и охрана водных объектов

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Для выживания живого организма ежедневно требуется определенное количество воды, поэтому свободный доступ к воде - жизненная необходимость. Но важно не только количество, но и качество питьевой воды и её химический состав, которые напрямую влияют на состояние здоровья населения. С водой человек получает 25% суточной потребности биогенных химических элементов. Вода имеет постоянный контакт с организмом человека и участвует во всех ключевых для жизнедеятельности процессах, поэтому химическое загрязнение питьевой воды оказывает непосредственное влияние на здоровье человека. Под воздействием тяжёлых металлов и некоторых других соединений, поступающих в воду, поражаются внутренние органы, их системы и функции. Так, ежегодно в мире от употребления загрязнённой воды заболевают около 500 миллионов человек. Также около 80% заболеваний в России связанно с загрязнённой питьевой водой.

Водные ресурсы поверхностных водоёмов используют также в хозяйственной деятельности в качестве материала и сырья производства, тепло- и хладоносителя, средства орошения, транспортных артерий и как среду обитания и культивирования животных и растений.

Природные воды являются общенародным достоянием, в значительной степени влияющим на развитие экономики страны, рост благосостояния и здоровье населения. Поэтому проблема экологического состояния поверхностных вод, их рационального использования и охраны от загрязнения и истощения является актуальной на сегодняшний день и требует неотложного решения.

Целью данной работы является оценка экологического состояния поверхностных вод Воронежской области. Объектами исследования выступают некоторые реки Воронежской области, озёра, пруды и водохранилища. В задачи данной работы входит:

- рассмотреть природные и антропогенные условия, формирующие водные ресурсы Воронежской области;

- охарактеризовать водные ресурсы области и обеспеченность ими;

- рассмотреть и охарактеризовать гидрологические районы области;

- гидрологическая характеристика некоторых рек и водоёмов Воронежской области;

- привести характеристику основных показателей качества воды;

- рассмотреть ПДК вредных веществ;

- охарактеризовать современное состояние и использование поверхностных вод области;

- осуществить обзор федерального законодательства по использованию и охране водных объектов.

Глава 1. Воронежская область: особенности природных и антропогенных условий, формирующих её водные ресурсы

1.1 Природные условия

Формирование поверхностных водных ресурсов зависит прежде всего от природных факторов. Водность рек обусловлена в основном климатическими характеристиками, главные из которых - атмосферные осадки (летние и зимние), температура воздуха, испарение с водной поверхности, транспирация водной растительности. Из других естественных стокоформирующих факторов наиболее значительны геологические и гидрогеологические условия, а также подстилающая поверхность водосбора реки.

КЛИМАТ

Климат Воронежской области - умеренно-континентальный, со сравнительно жарким и сухим летом и относительно холодной зимой. Наибольшее влияние на климат оказывают Атлантический океан, в связи с чем западная часть территории Воронежской области по сравнению с её восточной частью отличается более влажными и тёплыми зимами, и воздушные массы, формирующиеся над внутренними районами континента [4].

Атмосферные осадки имеют наибольшее значение в формировании водных ресурсов рек; без них невозможно возникновение и развитие процессов речного стока. Вместе с конденсирующейся в бассейне влагой осадки являются главным источником всех вод на водосборе. Остальные природные факторы, не относящиеся к климатическим, перераспределяют эту влагу.

На распределение осадков в большей степени влияют циркуляционные факторы (циклоническая деятельность и термическая конвекция) , а также подстилающая поверхность.

Поступление влаги на водосбор наиболее полно характеризуется среднегодовым количеством осадков. Среднегодовое количество осадков в Воронежской области уменьшается с северо-запада на восток и юго-восток от 700 до 550 мм. Повышенное количество осадков отмечается на западных склонах Калачской возвышенности (до 630 мм) и в районе Донского Белогорья на Среднерусской возвышенности (680 мм). Кроме высоты местности и расчленённости рельефа, большое влияние оказывают лесные массивы. Так, среднегодовое количество осадков выше, чем в окружающей местности, в Усманском бору (723 мм), Шиповом лесу (720 мм) и Теллермановской роще (более 600 ).

Годовая сумма осадков включает осадки холодного периода (с ноября по март) и тёплого (с апреля по октябрь). Осадки холодного периода, образующиеся весной при таянии снега, в основном идут на пополнение запасов грунтовых вод. Количество осадков в этот период колеблется т 290-310 мм (в районах Хреновского и Усманского боров, Шипова леса, Павловска, Каменной степи) до 170-190 мм (в бассейнах Битюга, Савалы, Елани, Карачана). В среднем в области уровень осадков в холодный период составляет около 250 мм [5].

Осадки, выпадающие в тёплый период, расходуются главным образом на испарение, транспирацию сельскохозяйственных культур и древесной растительности. Количество осадков колеблется от 435 мм (Усманский бор) до 332 мм (с. Щучье). Среднее количество осадков тёплого периода в области равно 370 мм.

Летние осадки в условиях Воронежской области слабо повышают уровень грунтовых вод, так как полностью испаряются, за исключением влажных лет. Во влажные годы часть осадков достигает речного потока через поверхностное стекание, а также путём непосредственного выпадения на открытую поверхность речного зеркала.

Максимум осадков на большей части Воронежской области выпадает в июле. На юге области отмечается второй максимум - в декабре. Минимум атмосферных осадков на значительной части территории приходится на сентябрь, вторичный минимум - на февраль-март. В крайних западных и восточных частях области чётко выраженный минимум имеется только в феврале-марте.

Температура воздуха оказывает значительное влияние на формирование летней и зимней водности рек. Она определяет скорость испарения с речного зеркала в летний период, транспирацию водной растительности; под влиянием температуры воздуха изменяется скорость образования льда.

Среднегодовая температура воздуха составляет +5° на севере области и +7°-на юге. Самым тёплым месяцем для Воронежской области является июль. Среднеиюльская температура составляет +19,6° на севере и +22° на юге. В отдельные годы она превышает среднемноголетний уровень, увеличивая своё влияние на обмеление рек. Самый холодный месяц - январь: его средняя температура изменяется от -10,5° на севере области до -8,5° на юге. Зимой в области нередки оттепели, которые повышают зимнюю водность рек. Образование и нарастание на реках ледяного покрова, во время которого из потока теряется часть воды, вызывает значительное понижение зимних уровней и расходов, особенно в начале ледостава. При возрастании толщи льда, особенно покрытого снегом, обладающим малой теплопроводностью, расход воды на ледообразование уменьшается.

Испарение с водной поверхности уменьшает водность реки. Русловые потери воды на испарение наибольшие для рек южных районов Воронежской области и рек со слабым подземным питанием Окско-Донской низменности. Так, из р. Подгорной и её притоков до г. Калача летом испаряется до 18% водных ресурсов. Если река протекает под пологом лесного массива, то испарение с поверхности реки уменьшается [7].

Транспирация водной растительности составляет в среднем 75% от суммарного испарения и зависит от вида растений, размеров и плотности растительного покрова. Транспирация сравнительно постоянна для разных видов растений и водоёмов, расположенных в разных физико-географических условиях. Потеря воды из рек на транспирацию водной растительности значительна. Так, для р. Подгорной она составляет 8%, для р. Карачана - 10% от минимального летнего среднемесячного расхода воды [7].

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Территория Воронежской области расположена на Русской платформе, фундамент которой сложен докембрийскими гранито-гнейсовыми породами. Воронежские реки питаются в основном безнапорными грунтовыми водами, залегающими в породах различного возраста. На основании геологических признаков, согласно которым грунтовые воды питают речные потоки, если водосодержащие коренные породы дренируются речной сетью, на территории Воронежской области можно выделить три района с основными однородными водоносными горизонтами, питающими реки [8],(приложение 1).

Первый район занимает небольшую площадь на крайнем северо-западе Воронежской области и включает бассейны рек Большая Верейка, Ведуга и Девица. Основными для питания рек являются водоносные горизонты в верхнедевонских отложениях, глубина залегания которых составляет в среднем 40-80 м, а общая мощность - 60 м и более. Водосодержащими породами служат пористые, трещиноватые известняки, водоупорной кровлей - плотные известняки. В общем водоносный горизонт в верхнедевонских отложениях мощный, его подземные воды обильны и питание рек интенсивное. водный ресурс воронежский река

Второй район включает значительную часть северной половины Воронежской области с бассейнами рек Воронеж, Хворостань, Усмань, Икорец, Битюг, Елань, Савала, Карачан, Ворона, Хопёр. Реки питаются водоносными горизонтами, связанными с флювиогляциальными отложениями и песками неогенового возраста. Водоносный горизонт в флювиогляциальных отложениях имеет сравнительно невысокие общие запасы воды. К тому же интенсивность питания рек из горизонта, представляющего собой разобщённые, с разрывами, водоносные линзы, ослабевает. Пески неогенового возраста имеют мощность 30-100 м и залегают на сильно размытой поверхности девонских и юрских пород. Неогеновая толща представлена мелкозернистыми песками с прослоями зелёных и серых глин. Зеркало водоносных горизонтов района 2 располагается на разных уровнях от поверхности, и поэтому водоносные горизонты в разной степени участвуют в питании рек.

Третий район занимает обширную территорию юга и юго-запада Воронежской области. Он включает бассейны рек Нижняя Девица, Потудань, Тихая Сосна, Чёрная Калитва, Богучарка, Подгорная, Толучеевка и низовье Битюга. Основным в питании рек является меловой водоносный горизонт. Интенсивность питания довольно высокая. Водоупором для водоносной толщи служат верхнеюрские глины и глинистые пески. Глубина залегания общего горизонта колеблется от 20 до 70 м.

ПОДСТИЛАЮЩАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Слагаемые подстилающей поверхности водосбора - рельеф, растительность, озёра, болота, почвы, карст - способствуют увеличению или уменьшению водности и полноты рек. Увеличение или уменьшение водности и полноты рек выражается в изменении величин подземной составляющей их питания, атмосферных осадков, испарения с водной поверхности и транспирации растительности. В отдельных случаях подстилающая поверхность может играть решающую роль в генетическом процессе формирования водных ресурсов рек, особенно малых [8]. Кратко рассмотрим слагаемые подстилающей поверхности для Воронежской области.

РЕЛЬЕФ. Воронежская область включает крупные орографические элементы: восточную часть Среднерусской возвышенности, Калачскую возвышенность и Окско-Донскую низменность.

Среднерусская возвышенность занимает западную часть области (западнее Дона). Наибольшая высота расположенных в этой части водоразделов достигает 260 м.

Калачская возвышенность находится в юго-восточной части области. Она так же, как и Среднерусская возвышенность, сильно расчленена. Абсолютные высоты водоразделов изменяются от 200 до 234 м [8].

Слегка волнистая Окско-Донская низменность расчленена значительно слабее. Её водоразделы плоские, их абсолютная высота не превышает 180 м. На поверхности водоразделов встречаются заболоченные понижения (проса дочные блюдца).

Высота местности обуславливает количество выпадающих осадков. На восточных склонах Среднерусской и на Калачской возвышенностях годовых осадков выпадает на 8 - 10% больше, чем на Окско-Донской низменности. С увеличением высоты местности уменьшается испарение с водной поверхности, транспирация водной растительности, температура воздуха. Таким образом, высота водосбора оказывает влияние на водность рек.

РАСТИТЕЛЬНОСТЬ. Растительный покров на водосборе задерживает стекание поверхностных вод, вследствие чего увеличивается инфильтрация осадков в почву, способствуя уменьшению её эрозии. Однако в процессе роста растительность поглощает из почвы часть воды и испаряет её в атмосферу. Это испарение неодинаково для разных видов растений. Также потери воды зависят и от метеорологических факторов.

В Воронежской области растительность оказывает благоприятное воздействие на формирование повышенной водности рек в летнее-осенний и зимний периоды. Это связано с пополнением запасов подземных вод, особенно весной при таянии снега, для водосборов рек с хорошо развитой растительностью. С другой стороны, растительность может и несколько уменьшать количество воды, поступающее в реку подземными путями. Это бывает в редких случаях, когда транспирация превышает дополнительную инфильтрацию, обусловленную растениями.

ОЗЁРА. Сточные озёра являются естественными регуляторами стока: вода из них медленно поступает в реки, что обеспечивает более равномерное распределение стока на протяжении года и увеличение наименьших расходов. Бессточные озёра, имеющие гидрологическую связь с рекой только во время высоких половодий и паводков или совсем не имеющие такой связи, воздействуют на сток значительно слабее. Сточные озёра могут быть регуляторами стока только в бассейнах с высокой степенью озёрности (более 2-3%). В Воронежской области на водоразделах имеется несколько озёр ледникового происхождения (оз. Чернецкое, оз. Гудовское, оз. Моховое) и значительное количество пойменных, особенно на Дону, Воронеже, Хопре, Битюге, Вороне, в основном представляющих собой остатки старых русел. Поэтому озёрность водосборов рек, т.е. отношение площади озёр к площади водосбора, невелика. Так, для бассейна Хопра она составляет 0,26%, Вороны - 0,13%, Воронежа - 0,08% [7].

БОЛОТА. В Воронежской области болота формируются в основном в пониженных участках речных пойм, у подножия склонов речных долин, особенно в местах интенсивного выхода родниковой воды, т.е. там, где имеются благоприятные условия для застоя поверхностных и грунтовых вод. Наиболее распространены пойменные болота, которые концентрируются чаще всего на площади пойм, приуроченной к глубоким понижениям рельефа. Изредка встречаются и верховые (сфагновые) болота, заполняющие небольшие замкнутые котловины выше наибольшего уровня половодья. Среди них - Клюквенное болото близ Веневитинского кордона, ряд болот в Усманском бору, в Хреновском бору на Битюге и на левобережных террасах Хопра.

Разные типы болот оказывают неодинаковое влияние на водный режим рек. Верховые и западинные болота, питающиеся в основном талыми водами и за счёт жидких атмосферных осадков, выпадающих на их поверхность, перераспределяют во времени весенний сток. Но они слабо связанны с грунтовыми водами, поэтому на меженную водность рек почти не оказывают никакого влияния. Пойменные болота, тесно связанные с грунтовыми водами, замедляют поступление поверхностных вод в реки, переводят их в подземный сток, который затем равномерно поступает в водотоки. Особенно велика роль болот в конце лета и осенью, когда они, подсохшие за лето, поглощают выпавшие на них дожди. Но потери ресурсов рек под влиянием болот в нашей области малы, поскольку на её территории заболоченных площадей немного [8].

ПОЧВЫ. В северной и центральной части Воронежской области почвы представлены в основном мощными чернозёмами выщелоченными и типичными. Обыкновенный чернозём занимает степную часть области севернее Богучара. На небольшой территории, южнее зоны распространения обыкновенного чернозёма, залегает южный чернозём. По механическому составу большинство почв относится к глинистым и тяжелосуглинистым разновидностям. Но встречаются почвы и с переменным механическим составом - от песчаных и супесчаных до суглинистых и глинистых [8].

Наиболее благоприятны для формирования летних и зимних водных ресурсов, а также полноводности рек почвы с высоким коэффициентом инфильтрации. К ним относятся в первую очередь песчаные и супесчаные почвы. Для них характерна большая водопроницаемость: они в изобилии поглощают и накапливают талую и дождевую воду. Под песчаными почвами неглубоко (2-3 м, редко 5-10 м) залегают грунтовые воды. Потери воды на испарение с их поверхности невелики. Это обуславливает большое накопление грунтовых вод в бассейнах с песчаными и супесчаными почвами, значительные величины меженного стока и полноводность рек.

Сравнительно высок коэффициент инфильтрации для чернозёмов - тучных, глинистых и суглинистых. За ними следуют подзолистые деградированные почвы, солонцы и солончаки.

1.2 Антропогенные условия

Антропогенные факторы формирования водных ресурсов включают в себя комплекс агротехнических и агролесомелиоративных мероприятий на водосборе, промышленные узлы, создание полезащитных и водоохранных лесных полос, строительство прудов и водохранилищ, а также расходование воды на хозяйственные нужды. Наиболее существенные изменения в водных объектах происходят в районах промышленно-селитебных зон, водохранилищ и гидроузлов, сельскохозяйственного производства, мелиорации земель, добычи полезных ископаемых. В водных системах техногенные вещества включаются в существующие циклы миграции, распространяются и накапливаются во всех компонентах аквасистемы - воде, взвеси, донных отложениях, живых организмах. В результате этого нарушается структура и природные взаимосвязи экосистем, происходит загрязнение их химическими веществами, возникают техногенные аномалии.

Наиболее существенное антропогенное преобразование испытывают малые реки, нередко принимающие основные объёмы сточных вод. Кроме того, малые реки, являясь притоками более крупных рек, оказывают огромное влияние на формирование их гидрохимического режима [3].

В малых реках, протекающих через промышленные и жилые зоны, происходит коренное преобразование гидрохимического режима. Увеличивается минерализация воды, изменяется соотношение главных ионов. Значительно возрастает концентрация биогенных элементов. Возникает резкая пространственная и временная неоднородность распределения компонентов солевого состава воды (приложение 2).

Растворённая составляющая техногенного водного потока отличается максимальной динамичностью. За короткий промежуток времени (часы-сутки) содержание элементов может измениться в десятки и сотни раз.

При сложившейся системе промышленного производства, предусматривающей формирование промышленных узлов, антропогенное воздействие проявляется особенно сильно на площади размещения промышленных предприятий, а повышенная концентрация загрязняющих веществ обычно отмечается в радиусе 10-15 и, в некоторых случаях, 30 километров от этих предприятий. Негативной стороной концентрации промышленного производства является локальное усиление техногенного воздействия на природную среду, что может приводить к необратимым последствиям. Комплексную величину такого воздействия определить бывает очень трудно из-за значительного количества факторов.

Основными источниками антропогенного загрязнения вод (по Г.С. Сейдалиеву) являются:

1. Промышленные узлы;

2. Хозяйственно-бытовые сточные воды городов и посёлков городского типа со слаборазвитой промышленностью, а также сельских населённых мест;

3. Смешанные сточные воды большинства населённых мест городского типа, в которых, кроме хозяйственно-бытовых сточных вод, значительный удельный вес (до 40-50%) составляют стоки промышленных предприятий;

4. Сточные воды промышленных предприятий, в которых хозяйственно-бытовые сточные воды полностью отсутствуют, либо их объём незначителен;

5. Нормативно-чистые воды промышленных предприятий;

6. Нагретые воды от охлаждения различных агрегатов тепловых электростанций и промышленных предприятий;

7. Стоки птицефабрик и животноводческих комплексов;

8. Дренажные и сбросные воды с орошаемых земель, свалок, иловых карт очистных сооружений, прудов-наполнителей и полей фильтрации;

9. Балластные и промывные воды судов, а также сточные воды и отбросы водного транспорта;

10. Ливневые стоки с канализаций;

11. Поверхностные ливневые и талые стоки с территорий населённых мест, промышленных предприятий и животноводческих ферм (без канализации); с полей и лесов, обработанных пестицидами; с полей, на которые вносились минеральные и органические удобрения; с эродированных земель (твёрдый сток);

12. Воды с радиоактивным загрязнением.

Больше всего негативное воздействие на состояние поверхностных вод оказывают сточные воды химзаводов, содержащие смолы, фенолы, красители, спирты, альдегиды, нефтепродукты, сернистые соединения, сероводород и др. Действие таких стоков сильно выражено, так как многие содержащиеся в них вещества минерализуются медленно и их отрицательное влияние распространяется на десятки километров, особенно в реках с большими скоростями течения. Под действием таких веществ как бензол, толуол, масла, фенол, вода приобретает окраску, неприятный привкус, становится мутной, покрывается плёнкой. Всё это приводит к тому, что вода становится непригодной для питья и водопользования.

Химическое производство также сопровождается выбросами в атмосферу, а затем они с осадками переходят в водные объекты. Отходами производства являются такие вещества, многие из которых не существуют в природе и относятся к высшим категориям опасности для здоровья людей, обладают эффектом суммации и способны образовывать новые химические соединения.

Стоки пищевой промышленности содержат в себе, в основном, органические вещества, которые в результате сложных биохимических процессов окисляются под действием микроорганизмов, и частично подвергаются анаэробному разложению с выделением ядовитых газов: сероводорода, метана, аммиака и др. Этот процесс сопровождается большим потреблением кислорода. В результате создаётся острый кислородный дефицит, особенно заметный в период ледостава. Одновременно повышается окисляемость и БПК₅, изменяется pH, щёлочность, прозрачность, цветность, т.е. нарушается нормальный гидрохимический режим рек и водоёмов.

Органические загрязнения в ряде случаев способствуют бурному развитию сине-зелёных водорослей, что вызывает «цветение» воды и нередко приводит к резкому изменению цветности, появлению запахов и привкусов.

Таким образом в зоне влияния таких промышленных узлов происходит одновременное загрязнение атмосферы, водных ресурсов и почвы. К тому же здесь ухудшается состояние растительности. Примером такого узла в Воронежской области может служить Воронежский промышленный узел, включающий в себя предприятия Левобережного района ОАО «Воронежсинтезкаучук», ОАО «Воронежшина», ТЭЦ-1 и т.д.

Все перечисленные источники загрязняют водные объекты нефтепродуктами, хлоридами, сульфатами, фенолами, соединениями фосфора, азота, меди, биогенными элементами, радионуклидами, пестицидами. На ряду с вышеперечисленными загрязнениями выделяют специфический вид загрязнения вод - бактериологическое загрязнение [12]. Оно вызывается инфекционными агентами (вирусами, бактериями и пр.), которые поступают в водотоки со сточными водами предприятий мясо-молочной промышленности, научных лабораторий, медицинских учреждений, животноводческих комплексов. В бытовых сточных водах содержатся также болезнетворные бактерии (патогенные) - возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов, попадающие в сточные воды с выделениями людей и животных.

По данным Г.С. Сейдалиева за 2001 год в г.Воронеже и 19 районах области удельный вес проб воды, не отвечающих гигиеническим нормативам по микробиологическим показателям, вырос в сравнении с предыдущим годом. Практически на всём протяжении водохранилища регистрируются превышения нормативов по бактериальным показателям. Так, среднегодовой показатель коли-индекса по водохранилищу превысил нормативы в 7 тысяч раз. Максимальные значения бактериальных показателей в отдельных точках превышают нормы в 240 тысяч раз. На многих участках водоёма выделены опасные для человека хлороподобный вибрион, энтеровирусы, ротовирусы, сальмонеллы, яйца аскарид и крысиного цепня [12].

Причинами инфекционных заболеваний водного происхождения могут быть неудовлетворительный контроль за очисткой воды, загрязнение водосборной системы, загрязнение распределительной системы (резервуары, трубы), употребление воды поверхностных водоёмов без очистки. Все эти причины могут привести к массовой заболеваемости населения. Так, в г. Лиски в сентябре 2000 года произошла вспышка заболевания вирусным гепатитом «А», связанная с износом водопроводных сетей и отсутствием на них дезинфекционных работ.

Болезни, передаваемые через воду, вызывают ухудшение состояния здоровья населения, инвалидность и гибель огромного числа людей. Многие из этих болезней, включая брюшной тиф, дизентерию и холеру передаются человеку в результате загрязнения окружающей среды экскрементами, выделяемыми из организма человека. В большинстве случаев при этом главным носителем инфекционного начала является вода. Успех в борьбе с этими болезнями или достижение их полной ликвидации зависит от того, как организованна система удаления всех продуктов обмена, выделяющихся из организма человека, как поставлено дело очистки воды и охраны её от загрязнения.

Глава 2. Общие сведения о поверхностных водах Воронежской области

2.1 Обеспеченность водными ресурсами и гидрологическое районирование области

Воронежская область располагается в зоне недостаточного увлажнения. Годовых осадков выпадает сравнительно мало, большая их часть испаряется. Кроме того, есть и потери воды при использовании её в хозяйстве. На долю местных ресурсов, включающих поверхностные и подземные воды зоны активного водообмена, едва остаётся около 4 км³. На одного жителя Воронежской области приходится 1,5 тыс. м³ водных запасов. По этому показателю область является одной из наименее обеспеченных не только в Центрально-Чернозёмном экономическом районе, но и в России. К тому же наметилась тенденция к медленному снижению водных ресурсов под воздействием антропогенного фактора. Основу поверхностных вод области составляют реки и временные водотоки. Рек длиной 10 км и более - 229, из них малых рек длиной 26-100 км - 64; средних рек длиной 101-300 км - 8 и больших длиной более 500 км - одна - река Дон. Озёра в количестве около 2220 располагаются, в основном, в поймах крупных рек, их общая площадь составляет 76 км² [5].

На территории области имеется 2557 прудов и водохранилищ, которые по объёму воды распределены следующим образом: свыше 10 млн. м³ - 2; 5-10 млн. м³ - 4; 1-5 млн. м³ - 200; 0,5-1 млн. м³ - 190; 0,1-0,5 млн. м³ - 430; менее 100 тыс. м³ - 1725.

В средний по водности год водные ресурсы области составляют 14,05 км³, из них 3,75 км³ формируются на территории области и 10,3 км³ поступают из сопредельных областей: Липецкой, Белгородской, Саратовской и Тамбовской.

Для исследования водных ресурсов рек и расчета речного стока широко применяется гидрологическое районирование. Оно помогает получить качественную характеристику рек и установить суммарные показатели природных условий, оказывающих влияние на речной сток. В основе гидрологического районирования лежит закон географической зональности В.В. Докучаева, развитый впоследствии А.И. Воейковым и другими последователями. Критериями выделения крупных гидрологических районов являются соотношения водных балансов речных водосборов, основные фазы водности рек, норма стока и компоненты природной среды - рельеф, климат, ландшафт. Для гидрологического районирования небольших территорий (отдельных регионов, краёв и областей) целесообразно использование комплекса различных факторов. В частности, при выделении гидрологических районов на территории Воронежской области, проведённом в 1966 году А.Г. Курдовым, учитывались климатические характеристики - атмосферные осадки, температура воздуха, испарение, транспирация, гидрогеологические показатели, особенно мощность основных водных горизонтов, участвующих в меженном питании рек, факторы стока - рельеф, почвенные разности, озёра, болота, лесистость, хозяйственная деятельность человека. При этом был использован числовой показатель К, в котором учитываются особенности климата, геологических и гидрогеологических характеристик, факторов подстилающей поверхности и хозяйственной деятельности человека. Следовательно, он является суммарным стокоформирующим показателем, характеризующим водные ресурсы рек. Поэтому параметр К был принят в качестве критерия гидрологического районирования Воронежской области.

Всего выделено пять гидрологических районов - Девицкий, Воронежский, Битюго-Хопёрский, Чернокалитвинский и Подгоренский (рис. 1). Самый водообеспеченный из них - Девицкий гидрологический район. Величина критерия районирования для него равна 1,6. Хуже всего обеспечен водными ресурсами Битюго-Хопёрский гидрологический район: К равен 0,3. Для Чернокалитвинского гидрологического района К равен 0,65, Воронежского - 0.5 и Подгоренского - 0,35. Из пяти гидрологических районов, выделенных на территории Воронежской области, три (Девицкий, Чернокалитвинский, Подгоренский) расположены на Среднерусской и Калачской возвышенностях и два (Воронежский, Битюго-Хопёрский) - на Окско-Донской равнине. Районы имеют чёткие границы не только по рельефу, но и по климату, почвам, геологии, по водоносным горизонтам и хозяйственной деятельности на водосборах.

1. Девицкий гидрологический район занимает северо-западную, наиболее возвышенную часть Воронежской области. Его площадь равна 3300 км² (около 6% площади всей территории), средняя высота - 190 м. В него входят бассейны рек Девица, Ведуга, Большая Верейка. Густота всей речной сети района составляет 0,28 км на 1 км² площади водосбора, а без учёта малых рек длиной до 10 км - 0,17 км на 1 км². Основными для питания рек являются водоносные горизонты в верхнедевонских отложениях. Глубина их залегания от поверхности водоразделов составляет в среднем 40-80 м, общая мощность - 60 м и более. Водосодержащими породами служат пористые, трещиноватые известняки, водоупором - плотные или слабо трещиноватые известняки. Общий водоносный горизонт в верхнедевонских отложениях мощный, его подземные воды обильны, питание рек интенсивное. Сеноман - альбский водоносный горизонт распространён в верховьях водосбора Девицы. Он расположен выше уровня реки и не имеет с ней гидравлической связи. Эти воды разгружаются в реки только источниками, выходящими по склонам долин, балок и оврагов. Доля воды, поступающей к руслу от источников всех водоносных горизонтов,не превышает 2,6 % от меженного стока. Основное питание (около 97-98 % ) в межень реки получают из верхнедевонских горизонтов, гидравлически связанных с ними.

Климатические условия района также наиболее благоприятны для формирования водных ресурсов. Годовых осадков выпадает больше (650 мм), чем в других районах и к началу половодья здесь сосредотачиваются большие (95 мм) снегозапасы. Испарение с водной поверхности за май - октябрь самое низкое - 550-575 мм.

2. Воронежский гидрологический район располагается в северной части Воронежской области. Его площадь составляет 7800 км² (15% площади области), средняя высота 155 м. Он включает бассейн реки Воронеж (нижнее течение) с притоком Усманью, бассейны рек Хворостань и Икорец с притоком Берёзовкой.

Основное питание реки получают из недостаточно обильного комплексного флювиогляциального-неогенового водоносного горизонта. Он имеет сравнительно невысокие общие запасы воды. К тому же этот горизонт представляет из себя разобщённые, с разрывами, водоносные линзы, из-за чего интенсивность питания рек ослабевает. Воды толщи питают главным образом реки Дон и Воронеж и в меньшей степени мелкие реки.

Поверхностный и подземный сток рек умеренные. Количество годовых осадков составляет 640 мм. Испарение с водной поверхности за период с мая по октябрь колеблется от 560 до 600 мм.

3. Битюго-Хопёрский гидрологический район находится в северо-восточной части области. Он является самым большим по площади - занимает 16300 км² (31% территории области), его средняя высота 162 м. Район объединяет бассейны рек Битюг с Чиглой, Савала с Еланью и Токаем, Карачан, низовье Вороны и среднюю часть Хопра.

Питание рек грунтовыми водами очень слабое. Водоносные горизонты, питающие реки те же, что и в Воронежском гидрологическом районе, но их мощность и интенсивность поступления воды в русло вследствие сложившихся климатических условий значительно ниже, чем в Воронежском. Поверхностный и подземный сток очень низкие. Количество годовых осадков небольшое - 580 мм, испарение с водной поверхности с мая по октябрь довольно высокое - 590-650 мм.

4. Чёрнокалитвинский гидрологический район располагается на юго-западе области. Его площадь - 10200 км² (20 % всей территории области), средняя высота - около 170 м. В район входят бассейны рек Нижняя Девица, Потудань, Тихая Сосна, Чёрная Калитва с Россошью.

Водоносные горизонты, гидрологически связанные с рекой, залегают в породах меловой системы. Осносное питание рек связано здесь с водами мергельно-меловой сенонской толщи (верхний мел). Интенсивность подземного питания умеренная. Поверхностный и подземный стоки рек умеренные. Годовых осадков выпадает сравнительно немного - 550-600 мм. Годовое испарение с водной поверхности высокое - 700 мм.

5. Подгоренский гидрологический район занимает юго-восточную часть области. Его площадь 14800 км² (28% от площади области), средняя высота - 175 м. Он объединяет преимущественно бассейны рек Калачской возвышенности - Подгорная с Толучеевкой и Криушей, Осередь, Богучарка и часть нижнего течения Битюга.

Рис. 1. Гидрологические районы Воронежской области:

1 - Девицкий;

2 - Воронежский;

3 - Битюго-Хопёрский;

4 - Чёрнокалитвинский;

5 - Подгоренский.

Основные водоносные горизонты те же, что и для Чернокалитвинского района, однако их мощность и водообильность небольшие. Поверхностный и подземный стоки рек района низкие. Количество годовых осадков составляет 590 мм, суммарное испарение с водной поверхности самое высокое - 650-725 мм.

2.2 Гидрологическая характеристика некоторых рек Воронежской области

Дон

Истоком Дона являются ключи в верховье реки Берёзка Тульской области. Протяжённость реки составляет 1967 км. Пересекая Тульскую, Липецкую, Воронежскую, Волгоградскую и Ростовскую области, Дон впадает в Азовское море. Общий уклон ленты реки не превышает 9,5 см на 1 км длины потока. Это обуславливает малые скорости течения, за что Дон получил в народе название тихого.

Дон можно разделить на три участка. Верхний участок, от истока до станицы Казанской, имеет длину 947 км; средний, от станицы Казанской до устья р. Иловли - 410 км; нижний - 610 км [8].

Через Воронежскую область протекает верхний Дон (южная часть). Его водосборная площадь составляет примерно 45000 км², длина 530 км. Здесь он принимает притоки - Ведугу, Девицу, Воронеж, Хворостань, Потудань, Тихую Сосну, Икорец, Битюг, Чёрную Калитву, Подгорную, Богучарку. Ширина русла от истока до устья р. Воронеж колеблется от 25-40 до 100-150 м. По мере впадения притоков она постепенно увеличивается до 400-500 м.

Верхний Дон течёт в узкой долине шириной 0,5-1 км. Правый берег долины высокий (местами до 90 м), сильно расчленённый оврагами, левый - пологий, с меньшим количеством оврагов и балок. Русло реки извилистое, с частыми меандрами. В речных извилинах - малая глубина, небольшая скорость течения, что приводит к заиливанию русла.

Близ устья р. Воронеж Дон течёт по открытой местности. Его правый берег здесь обрывистый, высотой до 2-3 м, левый - сравнительно пологий, песчаный. За с. Дивногорье над Доном возвышается справа меловая гора Шатрище. Далее, ниже с. Песковатка, берег становится более пологим, вдоль него тянутся небольшие лесные посадки, за ними - широкая луговая пойма. Ширина реки на этом участке составляет 200-250 м. У опорного гидрологического пункта Георгиу-Деж средняя глубина Дона в межень составляет 1,89 м, ширина 101 м, скорость течения 0,34 м/с, наибольшая - 0,44 м/с [8].

На участке близ с. Костомарово правый меловой склон долины высокий, изрезан оврагами и почти лишён растительности. У левого берега русло реки заросло осокой и камышом. Здесь Дон делает большую петлю в сторону устья Битюга. Перед с. Верхний Карабут располагается десятиметровый обрыв с обнажениями писчего мела причудливой формы, напоминающими зубы могучего животного. Ниже с. Верхний Карабут река несколько удаляется от правого склона и снова приближается к нему лишь у с. Бабки, которое находится на левобережной террасе. За с.Александровка Дон снова делает петлю. Далее до станицы Казанской русло Дона спокойное, преобладающая глубина его 2-3,5 м, скорость течения 0,3-0,5 м/с.

Пойма Дона развита преимущественно на левом берегу. Она возвышается над меженным уровнем воды на 4-6 м. Средняя ширина поймы 1,5-2,5 км, а в отдельных местах имеются более значительные расширения: у с. Троицкого - 4,5 км, у впадения рек Воронеж, Тихая Сосна, Битюг, Хопёр - 5-6 км, у сёл Рудкино, Костёнки - 6 км.

Вода выходит в пойму, если её уровень в реке достигает 3-4 м над меженью. В сухие годы талая вода остаётся в коренном русле, и пойма не заливается. В пойме Дона много озёр и староречий. Некоторые из них достигают значительных размеров и являются хранилищами пресной воды. На левом берегу Дона, северо-западнее с. Подгорного, находится озеро Круглое, его длина 3 км. В Жировском лесу, ниже устья р. Воронеж, имеется целая цепочка озёр. Наиболее крупные из них: Погоново, Кременчуг, Жировское - объявлены памятниками природы. У г. Павловска расположено озеро Тахтарка. Оно сложной формы: от центра идут четыре неравных рукава, которые окружены лесом. Ниже г. Павловска находятся Русско-Буйловский затон, озёра Чёрное, Короб, Зуй, Малое Гороховское, Осиновое, Песчаное и др. Все они, как правило, заливаются весной полой водой и имеют общий с рекой режим. Большинство озёр соединены друг с другом и с Доном протоками.

Долина Дона в Воронежской области широкая. У г. Воронежа её ширина достигает 10-12 км, у ст. Колодезная - 25-30 км, у с. Костомарово - 10 км. Ниже по течению, например у г. Богучара, ширина долины составляет 10-12 км.

Правый склон долины крутой и возвышенный, его высота достигает 90 м над меженным уровнем воды. Он расчленён оврагами и балками. Левый склон от г. Задонска пологий и слабо расчленён балками.

Водные ресурсы Дона характеризуются значениями годового стока. Норма годового расхода воды у г. Задонска - 125 м³/с (3,94 км³ в год); у г. Георгиу-Деж - 251 м³/с (7,92 км³ в год), у станицы Казанской - 319 м³/с (10 км³ в год). Поскольку основным источником для Дона является снеговое питание (его доля в годовом цикле составляет 70 %), распределение стока в году крайне неравномерно. Например, у г. Гергиу-Деж весной (март-июнь) в реке проходит 73 % воды (84 мм), летом и осенью (июль-ноябрь) 17 % (20 мм), зимой (декабрь- февраль) - 10 % (11 мм) от годового стока. На гидрологический режим Дона оказывает бол ьшое влияние хозяйственная деятельность человека. Так, за период с 1960 по 1970г. Естественные водные ресурсы в устье Дона за счёт хозяйственной деятельности уменьшились с 27,9 до 22,8 км³ [8].

Девица

Девица - правый приток Дона. Длина реки 89 км, водосборная площадь 1520 км². Начало реке дают ключи, выходящие в балке у с. Кучугуры. Впадает Девица в Дон у г. Семилуки.

По особенностям гидрологического режима Девицу можно разделить на два участка: верхний - до с. Нижнее Турово (32 км) и нижний - до устья (57 км). Долина верхней части реки корытообразна, её глубина 40-50 м, ширина по верху 500-1500 м, по дну 100-300 м. Склоны долины асимметричные, преимущественно крутые, изрезанные многочисленными оврагами и балками. Русло реки извилистое, меандрирует по широкому и плоскому дну долины. Площадь водосбора составляет 1490 км². Речной поток в межень невелик. Река врезана в пойму на 3-4 м, поэтому берега в основном обрывистые. Пойма реки высокая, плоская, сплошь распаханная, её ширина - около 800 м. Выше г. Семилуки пойма становится луговой, на ней появляются массивы ольшаников, болота и озёра-старицы [8].

Ведуга

Ведуга берёт начало из родников, расположенных близ с. Верхотопье Курской области. Севернее г. Семилуки она впадает в Дон. Протяжённость реки 94 км. Площадь водосбора 1570 км². Водосбор слабо заселён; он отличается большой (70-80 %) распаханностью. Основные притоки Ведуги - Серебрянка (длиной 20 км), Ольшанка (24 км), Гнилуша (25 км), Трещёвка (30 км).

Высота поймы над средним меженным уровнем - около 2 м, ширина 300 м. Поверхность поймы плоская, почти сплошь распаханная, только в прирусловой части шириной 20-30 м она покрыта кустарниковой растительностью.

Долина Ведуги у истока имеет ширину 0,5 км, ближе к устью - 3 км. Глубина долины доходит до 30-40 м. Склоны долины характеризуются переменной асимметрией.

Воронеж

Река образуется от слияния Лесного и Польного Воронежа у с. Никольское. Её протяжённость 368 км, площадь водосбора 21570 км². Десятая часть бассейна покрыта лесом. В нижней части водосбора находится большой Усманский бор. В пойме реки имеются болота, которые занимают менее 1% от всей площади водосбора.

Ширина долины р. Воронеж составляет 2-6 км. Правый склон долины крутой, его высота над урезом воды достигает 40-50 м. Вдоль склона тянутся небольшие полосы дубрав и смешанных лесов из дуба, вяза. Дикой груши. Левый склон долины низкий, широкие террасы далеко простираются на восток. Ширина поймы достигает 3 км [8].

В 1972 г. На реке начало действовать Воронежское водохранилище. Оно ориентировано с севера на юг. Площадь его зеркала составляет 70 км², длина 35 км, ширина 2 км, средняя глубина 2,9 м, общий объём воды 204 млн. м³. Гидрологический режим водохранилища - обычный для подобных сооружений в равнинных условиях. Скорость течения воды весной достигает 0,6-0,7 м/с, в межень в центральной части водохранилища составляет всего 2-3 см/с.

По своим параметрам водохранилище относится к проточному (стержневому) типу. Каждый год весной вода полностью обновляется. Водохранилище оказывает некоторое влияние на микроклимат прилегающей зоны шириной в несколько сот метров. На левом берегу зона этого влияния выше, чем на правом, где микроклимат обусловлен формой береговых склонов. Весной наблюдается небольшое охлаждение воздуха вблизи водохранилища на 1,0 - 0,3°С, осенью, наоборот, повышение на 0,1 - 0,4°С. В летний период днём температура воздуха чуть понижается у берега, ночью - повышается.

Усмань

Усмань - левый приток р. Воронеж. Её длина 151 км, площадь водосбора - около 3000 км², 10% площади водосбора занимают леса, 2,5% - болота. Уклон реки небольшой - всего 3 см на 1 км.

На гидрологический режим Усмани и её долину большое влияние оказывают новейшие тектонические поднятия в районах сёл Орлово и Новая Усмань, которые вызывают плотинный эффект. Так, выше поднятия в районе с. Орлово, в границах Воронежского заповедника, пойма реки занята сплошным непроходимым ольховым болотом.

У с. Орлово, в пределах поднятия, пойма высокая (2-3 м) и в основном плоская, изредка расчленённая сухими и заболоченными ложбинами - следами древних заилений русел. На пойме преобладают поливные луга, на отдельных её участках сохранилась естественная растительность - заросли типчака. Ниже с. Орлово река расширяется, пойма понижается и становится лугово-болотной. У с. Новая Усмань пойма снова повышается и далее становится лугово-лесной. Годовой режим уровней воды Усмани определяется характером питания, который зависит от количества осадков и их сезонного распределения. Несмотря на то, что максимум осадков выпадает в летний период, они, как правило, существенного влияния на сток не оказывают. Более сильное влияние на сток оказывает зимнее снегонакопление , которое в условиях сильного промерзания почвы обеспечивает обильную отдачу воды. Грунтовое питание Усмани не превышает 15-20 %, дождевое - 3-10%. В периоды летней и зимней межени река получает питание из флювиогляциально-неогенового водоносного горизонта, связанного с водотоком.

Битюг

Река Битюг имеет протяжённость 379 км, но по Воронежской области протекает часть реки длиной в 287 км. Бассейн реки, имеющий площадь 8840 км², располагается на юге лесостепной зоны - в пределах Окско-Донской низменности и частично на Калачской возвышенности. На водосборе распространены типичные и обыкновенные чернозёмы, распаханность составляет 70%.

В бассейне Битюга расположена Каменная степь. Её территория, на которой находится Научно-исследовательский институт сельского хозяйства ЦЧП им. В.В. Докучаева, имеет площадь около 6 тыс.га. Она вытянута на юг от п.г.т. Таловая на 12,8 км, в ширину - на 7,8 км. На этой площади много лесных полос и водоёмов. Посадки леса занимают 8,2 % от общей площади землепользования. Также в бассейне Битюга находится крупный лесной массив - Хреновской бор и Хреновская степь [8].

Хопёр

Хопёр - крупный приток Дона. Река берёт начало в западной части Приволжской возвышенности. Её полная длина - около 1000 км. Протяжённость участка, протекающего по Воронежской области - 218 км, площадь водосбора - 2500 км². Вдоль реки, выше г. Новохопёрска, тянутся лесные массивы Хопёрского заповедника.

Река имеет небольшой уклон, падение воды не превышает 13 см на 1 км длины потока. Русло песчаное и очень извилистое, вследствие чего вода размывает берега, вызывая обвалы.

Долина Хопра широкая - от10 до 30 км, ширина поймы - от 1 до 6-8 км, а на участке Хопёрского заповедника - 1,5-2 км. Хорошо различаются в поперечном разрезе три её составные части: прирусловая, центральная и притеррасная. Прирусловая часть поймы представлена песчаными косами шириной от 20 до100 м и длиной до 500м. Встречаются также прирусловые валы высотой над уровнем воды до 2-3 м. Центральная, более ровная часть поймы изобилует промоинами, старицами и озёрами. Притеррасная часть поймы сильно заболочена. Здесь близко к поверхности подходят грунтовые воды.

Только на территории Хопёрского заповедника располагается 202 пойменных озера. Однако эта цифра приблизительна, потому что более 80 малых водоёмов к концу года в пойме исчезают. Весной отдельные озёра соединяются в один водоём, а потом становятся самостоятельными. Пойменные озёра питаются атмосферными осадками и подземными водами. Озёра без грунтового питания к концу лета мелеют или пересыхают. Общая площадь зеркала водоёмов на территории заповедника - около 600 га [8].

Уровни воды и водные ресурсы Хопра начиная с 1933 г. стали медленно снижаться. Основными причинами снижения этих показателей являются хозяйственная деятельность человека и вековые колебания климата.

Чёрная Калитва

Чёрная Калитва - один из значительных правых притоков Дона. Длина реки 162 км, водосборная площадь 5750 км². Исток реки находится близ с. Чупрынино Белгородской области.

Долина реки имеет протяжённость 3-4 км. Пойма реки местами заболочена, покрыта травяной растительностью и кустарником. Её ширина около 200-300 м. Русло извилистое, деформируемое. Бассейн Чёрной Калитвы в Воронежской области расположен на высоком, расчленённом оврагами и балками Донском Белогорье. На водоразделах абсолютная высота местности составляет 218-230 м, в устье реки - 67 м. Лес на водосборе занимает площадь менее 5%, пашня - 60%.

Одна из характерных особенностей бассейна Чёрной Калитвы - распространённость болот. В среднем они занимают 3% от площади бассейна, на водосборе балки Глубокой - 8,8% [8]. Это самый высокий показатель заболоченности в Воронежской области. Он объясняется особенностями бассейна и глубоким врезом русел. Другая особенность бассейна Чёрной Калитвы - развитие карста. Он образуется в основном в мелу, наиболее распространённой горной породе, залегающей на малой глубине. В результате растворения и выноса водой мела образуются подземные полости, провалы, трещины и котловины.

Тихая Сосна

Тихая Сосна - правый приток Дона. Своё начало она берёт вблизи ст. Волоконовка Белгородской области. Общая длина её составляет 161 км, площадь водосбора 4350 км². Леса и болота занимают соответственно 10% и 3,5% площади, распаханность водосбора составляет 60%. Воронежский, нижний, участок реки имеет протяжённость 60 км.

Бассейн Тихой Сосны, расположенный на юго-восточном склоне Среднерусской возвышенности, вытянут в необычном, почти широтном направлении. Вследствие этого долина Тихой Сосны значительно отличается от других долин рек Воронежской области. Прежде всего, она имеет асимметричное строение склонов. У с. Алексеевка более крутым является левый склон, на котором выступают меловые обнажения, развиты овраги и балки, у с. Нижний Ольшан более крутой правый склон. У г. Острогожска крутым становится снова левый склон, от с. Рыбное и далее к устью - правый. Склоны долины сложены меловыми породами. В устье над руслом реки возвышаются меловые горы, среди них - известные своей красотой меловые столбы Дивногорья.