The Impact of Water Management on the Water Resources of the Sea Basins on the European Russia

Толық мәтін

ВВЕДЕНИЕ

Влияние водного хозяйства на водные ресурсы обычно рассматривается применительно к отдельным речным бассейнам или административным единицам. Например, информация по водным ресурсам европейской части страны и их использованию, в значительной степени собранная по форме 2-ТП ВОДХОЗ, была обобщена в различных справочниках, монографиях и статьях, в том числе опубликованных в начале XXI в. Среди них: “Антропогенные воздействия …” (2003), “Водные ресурсы и их использование” (2008), “Водный кадастр” (2020), “Государственный доклад” (2020), Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество (1982–2020), статьи А.П. Дёмина (2017), К.В. Лукьянова, Н.И. Коронкевича (2022). Несмотря на обширность данных, они нередко противоречивы. Применительно к водосборам морей чаще всего рассматриваются лишь отдельные элементы воздействия водного хозяйства и не за самые последние годы. В данной статье на основе сведений гидрологической и водохозяйственной статистики предпринята попытка восполнить этот пробел, рассмотрев соотношение показателей водопотребления и величины водных ресурсов для водосборов морей, омывающих Европейскую территорию страны (ЕТС): Балтийского, Чёрного, Азовского, Каспийского и Баренцева с Белым. Рассмотрены средние многолетние величины речного стока, годовые значения водозабора, объема сточных вод (включая возвратные воды с орошаемых земель) и безвозвратного расхода воды, находимого по разнице водозабора и объема сточных вод, а также соотношение величины среднего многолетнего речного стока и показателей водопотребления на уровне 1992 и 2020 гг. Первый из рассматриваемых лет практически характеризует период наибольшего антропогенного воздействия на водные ресурсы, второй – современный период. Особое внимание уделено водосборам Азовского и Каспийского морей, где складывается наиболее напряженная гидроэкологическая и водохозяйственная ситуация. Исследовались сточные воды, в первую очередь официально признанные загрязненными (сброшенные без очистки и недостаточно очищенные). Такие сточные воды являются главной причиной качественного истощения и загрязнения водных ресурсов. Косвенным показателем уровня загрязнения водных ресурсов служит кратность разбавления сточных вод.

Важно отметить, что в территориальном аспекте рассмотрены два варианта. В первом в состав водосборных бассейнов морей включены только территории, сток с которых формируется и поступает в моря на территории России. Второй вариант включает, помимо учтенных в первом варианте, и те водосборы рассматриваемых морей (верховья Западной Двины и Днепра, бассейн Урала и ряд других территорий), сток на которых формируется в пределах ЕТС, но поступает в моря на территории сопредельных государств. По существу, во втором варианте рассмотрена вся ЕТС, поскольку она состоит из водосборов рассматриваемых морей.

В расчетах используется величина суммарного водозабора из поверхностных и подземных источников, что, по-видимому, несколько преувеличивает воздействие на речной сток. С другой стороны, часть сбрасываемых сточных вод, особенно от теплоэлектростанций, подогрета и увеличивает испарение, а, следовательно, и потери воды для речного стока. Это водохозяйственной статистикой не учитывается, так же, как и забор воды малыми водопотребителями. Поэтому можно предполагать, что некоторое преувеличение безвозвратного расхода из-за водозабора части подземных вод, не связанных с речным стоком, компенсируется.

В данной статье при оценке изменения речного стока учтены и дополнительные потери воды с акваторий водохранилищ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В основу работы положены данные водохозяйственных справочников. В качестве показателя водных ресурсов взята средняя многолетняя величина речного притока в моря (норма за 1930–1980 гг.) согласно Справочному изданию 2020 г. ¹(первый вариант, характеризующий сток с водосборов морей, осуществляемый в пределах ЕТС). Для всей водосборной площади морей (второй вариант) норма стока также за 1930–1980 гг. рассчитана авторами. При этом полезными оказались сведения о водообмене между речными бассейнами и административными единицами (районами и областями), содержащимися в работе². Водозабор в бассейнах морей и сброс сточных вод за 1992 и 2020 гг. определены в основном суммированием соответствующих сведений по основным речным бассейнам и административным единицам, расположенным в пределах водосборных площадей, представленным главным образом в справочниках Государственного водного кадастра за эти годы. Водозабор, безвозвратный расход и объем сточных вод также приведены в двух вариантах применительно к указанным выше водосборным площадям. Безвозвратный расход находился, как уже отмечено ранее, по разнице водозабора и величины сброса сточных вод. Потери воды на дополнительное испарение с акватории водохранилищ приведены в Государственном водном кадастре 1992 и 2020 гг. Соответствующие данные, как и недостающие сведения в указанных выше справочниках по водопотреблению и сбросу сточных вод, дополнялись из монографии (Водные …, 2008), из Схем комплексного использования и охраны водных ресурсов и из приведенных выше литературных источников.

Основные методы анализа исходной информации: статистический и сравнительный географо-гидрологический.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В табл. 1 представлен средний многолетний речной приток в рассматриваемые моря.

Как видно, общая величина среднего многолетнего притока по первому варианту расчета составляет почти 821 км 3 в год (или 20% всех ресурсов речного стока России – 4223.2 км 3 в год по Водному кадастру³). Более половины объема стока приходится суммарно на Белое и Баренцево моря. На втором месте по величине притока ‒ Каспийское море. Значительно уступает им приток в Балтийское, Азовское и особенно Чёрное моря. Но отметим еще раз, что в первый вариант не включен сток, не попадающий в моря на территории России, а также сток пограничных рек Немана и Нарвы. Если же учесть сток с территории России, попадающий в моря через другие страны (вариант 2 в табл. 1) приток в Балтийское море возрастает на 38 км 3 в год, в Чёрное – на 20, в Каспийское – на 9 км 3 . Поступление речного стока, сформированного в российской части водосборов, в Азовское, Белое и Баренцево моря практически целиком осуществляется в пределах российской территории. Таким образом, общий средний многолетний сток с водосборных территорий морей, а фактически с территории ЕТС можно оценить по второму варианту в размере 888 км 3 в год (21% общего стока рек России), что примерно на 8% больше, чем по первому варианту расчета. Соотношение вклада водосборных территорий в величину общего стока во втором варианте расчета по сравнению с первым вариантом в целом сохраняется при некотором возрастании доли водосборов в основном Балтийского и Чёрного морей.

Таблица 1. Средний многолетний речной сток с Европейской территории России по бассейнам морей

Примечание : первый вариант по справочному изданию “ Водный кадастр Российской Федерации. Реки и озера Российской Федерации (Ресурсы, режим и качество воды) 2020 г.” ; второй вариант ^– по расчетам авторов.

Водозабор в первом варианте в 1992 г. составлял 69 км 3 , во втором – почти 74 км 3 (табл. 2), то есть соответственно 8.4 и 9% величины среднего многолетнего стока.

Таблица 2. Водозабор в бассейнах морей и его влияние на речной сток с Европейской территории России

В 2020 г. водозабор снизился по обоим вариантам в среднем в 1.8 раза, главным образом в результате экономического спада, обусловленного распадом СССР. Близкие величины снижения водозабора к 2020 г. по сравнению с 1992 г. имели место и для водосборов отдельных морей. Для бассейнов Чёрного, Балтийского и особенно Белого и Баренцева морей водозабор составил весьма небольшую часть речного притока в них. Наиболее велика она для водосборов Каспийского и особенно Азовского морей, составляя соответственно 16–18 и 53–55% в 1992 г. и 9–10 и 31% в 2020 г., что обусловлено главным образом интенсивным антропогенным воздействием, в том числе значительно большим, чем на водосборах других морей, развитием орошаемого земледелия – крупного водопотребителя.

Общий безвозвратный расход воды при водопотреблении по обоим вариантам расчета составил в 1992 г. 25.5 и 27 км 3 в год – несколько более 36% общего водопотребления и 3% величины речного стока, в 2020 г . – менее 2% стока (табл. 3).

Таблица 3. Безвозвратный расход воды в бассейнах морей и его влияние на речной сток

С учетом дополнительного испарения с акваторий водохранилищ, наиболее существенного в бассейнах Азовского и Каспийского морей, это соотношение возрастает примерно на 1%. В бассейнах Каспийского и Азовского морей суммарный безвозвратный расход превысил в 1992 г. соответственно 8 и 31% от речного стока. В 2020 г. общий безвозвратный расход со всей водосборной территории морей снизился в среднем в 1.5 раза. Соответственно снизилось и его влияние на речной сток, составив для безвозвратного расхода с территории ЕТС по двум вариантам около 3%, с водосбора Азовского моря более 20%, Каспийского – около 6%. Это снижение несколько меньше в процентном соотношении, чем снижение водозабора за счет того, что число водохранилищ осталось почти тем же, как и дополнительное испарение с их акваторий, если не учитывать климатические особенности сравниваемых лет (рис. 1).

Рис. 1. Уменьшение речного стока. Примечание : более светлым цветом показан второй вариант расчета.

Суммарно сточные воды на всей рассматриваемой территории составили в 1992 г. по обоим вариантам несколько более 63% водозабора, как и в 2020 г., но объем их в 2020 г. снизился почти в 1.8 раза (табл. 4).

Таблица 4. Объем сточных вод в бассейнах морей и его соотношение с речным стоком

Более 90% всех сточных вод в 1992 г. по первому варианту и около 88% по второму приходилось на долю Каспийского и Азовского водосборов. В 2020 г . – соответственно 87.4 и 87%. Сточные воды, официально признанные загрязненными, составили в 1992 г. 35% общего их объема в ЕТС по обоим вариантам. В 2020 г. доля загрязненных сточных вод несколько снизилось – до 27% по первому варианту расчета и до 31% – по второму при общем уменьшении их объема почти в 2.3 раза по первому варианту и в 2 раза – по второму. В бассейне Азовского моря загрязненные сточные воды в 1992 г. по обоим вариантам составили около 26%, в 2020 г . – 17%. В бассейне Каспийского моря эта доля составила в 1992 г. 41% (первый вариант) и 38% (второй вариант), в 2020 г. произошло снижение до 32%. Более высокая доля загрязненных вод на Каспийском водосборе по сравнению с Азовским связана с большей долей промышленных сточных вод, тогда как на водосборе Азовского моря значительную часть в общем объеме сброса составляют несколько более чистые возвратные воды с орошаемых полей (рис. 2).

Рис. 2. Соотношение сточных вод в речном стоке. Примечание : более светлым цветом показан второй вариант расчета.

Рассмотрим теперь кратность разбавления сточных вод, в том числе загрязненных. Она весьма велика для водосборов Балтийского и суммарно Белого и Баренцева морей, по общему объему сточных вод она составила в 1992 г. соответственно 160–200 и 90 раз, в 2020 г . – в 280–340 и 160 раз, а загрязненных вод – в еще большее число раз. Значительно меньше общая для всех водосборов морей кратность разбавления сточных вод в 1992 г . – 19 раз (по обоим вариантам расчета), загрязненных – 53–55 раза. В 2020 г. соответствующая кратность разбавления всех сточных вод составила 33–34 раза, загрязненных – 110–120 раз. Кроме водосборов Балтийского, Белого и Баренцева морей велика кратность разбавления сточных вод и в бассейне Чёрного моря. Все сточные воды в 1992 г. в первом варианте разбавляются более чем в 40 раз, во втором – в 60 раз; загрязненные воды соответственно почти в 100 и в 75 раз. В 2020 г . – по обоим вариантам в 100 раз. Гораздо меньше сточные воды разбавлялись в Каспийском и особенно Азовском бассейнах. В Каспийском кратность разбавления всех сточных вод в первом и втором вариантах в 1992 г. составила около 9 раз, загрязненных – 22 раза, в 2020 г. соответственно 19 и 16, а загрязненных – 50 раз. Азовский бассейн в 1992 г. характеризуется наименьшей кратностью разбавления сточных вод; всех – в 3–4 раза, загрязненных – в 14 раз. В 2020 г. кратность разбавления всех сточных вод возросла до 6 раз, а загрязненных – до 35–36 раз.

Таким образом, в 2020 г. в связи с уменьшением как общего количества сточных вод, так и загрязненных, кратность их разбавления повысилась.

В принципе же разбавление сточных вод как в 1992 г., так и в 2020 г. было ниже, если учитывать, что фактический речной сток был меньше за счет безвозвратных изъятий. Рассмотрим складывающуюся при этом ситуацию на примере второго варианта расчета (рис. 3).

Рис. 3. Кратность разбавления сточных вод в бассейнах морей ресурсами речного стока за вычетом безвозвратных изъятий воды.

Из ее анализа следует, что она в целом близка к той, которая рассмотрена выше. Так, кратность разбавления сточных вод составляет для всей территории в 1992 г. 18 раз, в 2020 г . – 34 раза, она остается высокой для водосборов Балтийского, Чёрного, Белого и Баренцева морей, но значительно более низкой для бассейнов Азовского и Каспийского морей, составляя для водосбора Каспийского моря в 1992 г. 8, для Азовского – всего 2 раза, а для загрязненных соответственно 21 и 9 раз. В 2020 г. кратность разбавления 15 и 5 раз для всех сточных вод и почти 50 и 30 – для загрязненных вод. Таким образом, наиболее сложная водохозяйственная и гидроэкологическая ситуации складываются в Азовском и Каспийском регионах, несмотря на то что величина речного стока превосходит здесь величину водозабора, безвозвратного расхода и объема сточных вод. Известно, что запросы многих водопотребителей и водопользователей не удовлетворялись здесь полностью как в 1992 г., так и в 2020 г., особенно в районах крупных городских агломераций и низовьях рек, впадающих в Азовское и Каспийское моря. Во многом неудовлетворительная ситуация объясняется тем, что Каспийское море не имеет связи с Мировым океаном, а связь Азовского моря с ним весьма затруднена, и их экосистемы весьма чувствительны к тому, что происходит на водосборах. Казалось бы, гораздо более благополучна ситуация в бассейнах других морей. В количественном аспекте с такой оценкой можно полностью согласиться, но в отношении качества вод это не совсем так, несмотря на большую кратность разбавления сточных вод. В работе (Решетняк, 2023) показано, что на большей части ЕТС даже на современном уровне и тем более в конце 20-го столетия отмечается превышение ПДК по целому ряду показателей. Конечно, где-то сказываются природные особенности, например, повышенное природное содержание отдельных ингредиентов (железа, меди и др.), влияние диффузного загрязнения, которое как показано в работе (Диффузное …, 2020) соизмеримо или даже превосходит влияние точечных источников загрязнения, а также судоходства, лесосплава, атмосферных выпадений на водное зеркало. Сопоставим полученные кратности разбавления сточных вод со шкалой соответствия кратности разбавления сточных вод классу воды по гидроэкологическим показателям (Коронкевич и др., 1995). Согласно ей, относительно чистыми можно считать природные воды при условии разбавления общего объема сточных вод более чем в 500 раз, а загрязненных – более чем 1000 раз, слабозагрязненными – соответственно от 15 до 500 и от 50 до 1000 раз, например для вод, содержащих нефтепродукты. Согласно этой шкале к среднезагрязненным сточным водам относятся природные воды с кратностью разбавления всех сточных вод от 5 до 15 раз, загрязненных – от 10 до 50 раз, к сильнозагрязненным соответственно менее 5 и менее 10 раз. Это сопоставление подтверждает высокую степень загрязненности значительной части водных ресурсов на водосборах рассматриваемых морей. При этом следует иметь в виду, что испытавшие ту или иную антропогенную нагрузку сточные воды называют не чистыми, а условно чистыми или нормативно очищенными, нормативно чистыми, поскольку они все же содержат определенную, пусть нормативно приемлемую, величину загрязняющих веществ. Кроме того, эти воды нередко, особенно поступающие от тепловых станций, подогреты и при большом их количестве негативно влияют на качество природных вод. Весьма условна граница между условно чистыми и загрязненными сточными водами, доказательством чего служит волевое решение, принятое в СССР в конце 1980-х годов, о переводе части нормативно очищенных и нормативно чистых сточных вод в категорию загрязненных, что сказалось и на соответствующей водохозяйственной статистике.

Исходя из изложенного, относительно большая величина кратности разбавления сточных вод на водосборах Балтийского, Чёрного, Белого и Баренцева морей, даже на уровне 2020 г., все же не свидетельствует о высоком качестве вод притекающего к ним речного стока, хотя оно в целом несомненно выше, чем на водосборах Азовского и Каспийского морей. Невысокие же кратности разбавления сточных вод в Каспийском и Азовском регионах бесспорно указывают на большую степень загрязнения водных объектов в их бассейнах, что подтверждается данными непосредственных наблюдений в 2020 г. за качеством воды в бассейнах Волги и Дона, содержащихся в (Обзор …, 2021) и других источниках.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотрение водохозяйственной и гидроэкологической ситуации на водосборах морей, омывающих европейскую часть России, позволяют оценить интегральную ситуацию и на всей ее территории. Из 888 км 3 в год среднего многолетнего речного стока, формирующегося на ЕТС (второй вариант расчета), что составляет 21% стока с территории России и на 8% больше, чем по первому варианту расчета, лишь 1/3 приходится на долю водосборов Азовского (около 5%) и Каспийского (около 30%) морей. Здесь последствия водохозяйственной деятельности сказываются наиболее остро еще и из-за повышенной антропогенной нагрузки на водные ресурсы. На долю этих водосборов приходилось и в 1992 г., и в 2020 г. примерно 90% водозабора, безвозвратного расхода и объема сточных вод, в том числе загрязненных, а с учетом дополнительного испарения с акватории водохранилищ безвозвратный расход составил около 95% общей его величины для всей ЕТС. Если процентное соотношение по указанным показателям в 2020 г. по сравнению с 1992 г. в основном сохранилось, то в объемном выражении (км 3 /год) к 2020 г. почти повсеместно произошло уменьшение водозабора, безвозвратного расхода и объема всех сточных вод в среднем в 1.8 раза, причем загрязненных – более чем в 2 раза.

При этом общий средний многолетний речной сток в результате безвозвратных изъятий снизился в 1992 г. примерно на 4%, на водосборе Каспийского моря несколько более чем на 8%, на водосборе Азовского моря на 30–32%. Антропогенное снижение общего стока на ЕТС в 2020 г. составило около 3%, на водосборе Каспийского моря – около 6%, а в бассейне Азовского моря – 20–21%. В процентном отношении к величине относительного уменьшения стока в бассейне Каспийского моря приближается водосбор Чёрного моря с учетом территории в верховьях Днепра. На водосборах других морей уменьшение речного стока как в 1992 г., так и в 2020 г. составило величины, близкие к 1% или меньше. Если судить по кратности разбавления сточных вод, в том числе загрязненных, то в сторону наименьших значений также выделяются Азовский и Каспийский бассейны. При средней кратности разбавления сточных вод ресурсами стока за вычетом безвозвратного расхода для всей территории Европейской России в 1992 г. несколько более 19 раз, в Каспийском бассейне соответствующая величина составила 8 раз, а в Азовском – всего 2 раза, при разбавлении загрязненных сточных вод соответственно несколько более 50, 20 и около 10 раз. В 2020 г. эти показатели составили соответственно 122, 48 и 28 раз. В других бассейнах кратность разбавления сточных вод гораздо выше, чем на водосборах Азовского и Каспийского морей. Однако выявленные большие кратности разбавления не дают основания считать воды на этих водосборах чистыми, не говоря уже об отдельных местах повышенной антропогенной нагрузки.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Исследование выполнено в рамках темы государственного задания Института географии РАН FMWS-2024-0007 (1021051703468-8).

FUNDING

The research was carried out within the framework of State assignment of the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences no. FMWS-2024-0007 (1021051703468-8).

¹ Водный кадастр Российской Федерации. Реки и озера Российской Федерации (Ресурсы, режим и качество воды) 2020 г. СПб.: Росгидромет, 2021. 115 с.

² Водные ресурсы и водный баланс территории СССР. Ленинградиздат, 1967. 200 с.

³ Водный кадастр. Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество: Ежегод. изд. 2020 г. СПб.: ООО “Победа”, 2021. 153 с.

Авторлар туралы

N. Koronkevich

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: koronkevich@igras.ru
Ресей, Moscow

K. Lukyanov

Email: kirill.lukyanov.96@mail.ru
Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар

Әрекет

1. JATS XML

Жүктеу

2. Fig. 1. Reduction of river flow. Note: The second calculation option is shown in a lighter color.

Жүктеу (139KB)

Метадеректер

3. Fig. 2. The ratio of wastewater in river runoff. Note: The second calculation option is shown in a lighter color.

Жүктеу (96KB)

Метадеректер

4. 3. The multiplicity of dilution of wastewater in the basins of the seas by river runoff resources, minus irretrievable water withdrawals.

Жүктеу (102KB)

Метадеректер