Дніпровський каскад: позитиви та негативи

Реферат:

Дніпровський каскад: позитиви та негативи

План

Вступ

1. Зміна характеристик абіотичного середовища при зарегулюванні стоку

2. Перебудова біоти ріки після її трансформації у водосховище

Вступ

Дніпро забезпечує водою 2/3 території України, зокрема, 30 млн чол., 50 великих міст і промислових центрів, до 10 тис. підприємств, 2,2 тис. сільських і понад 1 тис. комунальних господарств, 50 великих зрошувальних систем і 4 атомні електростанції.

Але через значну нерівномірність розподілу річкового стоку у часі і просторі стає неможливим розвиток ні водопостачання, ні гідроенергетики, ні водного транспорту. Забезпечувати потреби у воді за рахунок незарегульованих поверхневих водотоків та підземних вод стає все важче. Тому для регулювання стоку в басейні Дніпра було створено штучні водойми, серед яких основним є каскад з 6 великих водосховищ сумарною площею водного дзеркала близько 7,0 тис. км кв, із загальним об'ємомо 44 км кв, корисним - 18 км кв. У дніпровських водосховищах акумульовано майже 70% водних ресурсів країни. Завдяки водосховищам поліпшено водозабазпечення промислових і аграрних центрів України.

Зарегулювання стоку та створення водосховищ впливає на розвиток річкового транспорту. Будівництво гідровузлів дозволяє збільшувати судоходні глибини на найбільш мілководних ділянках річок.

Водосховища також покращують умови розвитку сільського господарства. Збільшення площин зрошуємих земель неможливе без забезпечення їх водними ресурсами, що потребує врегулювання стоку річок. Тоді збільшення площини зрошуємих земель стає можливим за рахунок раціонального використання поверхневого стоку, подачі води на поля в потрібній кількості та у відповідності до оптимальних строків поливу.

Крім цього без зарегулювання річок неможливо уявити розвиток енергетики, але для використання річкових енергетичних ресурсів потрібно створювати перепади рівнів води, оскільки природніх перепадів дуже мало. Будівництво більшості ГЕС пов'язано зі створенням гідровузлів, що призводить до утворення водосховищ, які теж відіграють важливу роль: за їх відсутності ГЕС виробляли б енергію в залежності від водності річки в той чи інший період, а це призвело б до нерівномірної роботи ГЕС та постійної зміни їх потужності.

Зміна режиму річок також зумовлена й потребами рибного господарства. При збільшенні поверхні водного дзеркала створюються умови для збільшення ресурсів місцевих риб, а їх улови зростають в декілька разів.

Однак слід зауважити, що не всі наслідки створення водосховищ є позитивними.

1. Зміна характеристик абіотичного середовища

Гідрологічний режим. Динаміка водних мас. Основний компонент внутриводоймищної динаміки - переніс водних мас - формує такі важливі процеси як водообмін між окремими ділянками чи зонами водоймища, розведення стічних вод, заїлення чаши водосховища, переформування берегів, перерозподіл тепла, розчинених та взвішених речовин, живих організмів.

У русі вод водосховищ поєднуються елементи річкового (стокові течії) та озерного (згони й нагони, хвилі) режиму. Режим течій та хвиль ускладнюється будовою котловин (пересічний рельєф дна, різні зміни глибин, великі мілководдя), значними коливаннями рівнів води, попусками води крізь плотини.

Стокові течії спостерігаються у всіх водосховищах, але швидкості їх значно менші ніж у річках. Інтенсивність, а досить часто й напрямок стокових течій майже повністю визначається режимом роботи ГЕС, що часто зумовлює дуже нерівномірний режим течій у верхніх та особливо нижніх б'єфах плотин. При цьому в нижніх б'єфах швидкості течій можуть вар'ювати від нуля до 1,5-2,5 м/с. У верхніх б'єфах амплітуда добових змін швидкостей може сягати 1,0 м/с.

Течії прибрежної зони відіграють важливу роль у формуванні багатьох показників гідрохімічного та гідробіологічного режимів водоймища. Завдяки ним відбувається основний (до 93%) водообмін між акваторією водосховища та його мілководдям, який забезпечує надходження мікроелементів, біогенів та інших речовин до масивів заростей ї таким чином сприяє реалізації очисних можливостей останніх.

Щодо вітрових хвиль на водосховищах то вони являють собою складний процес, який визначається великим числом факторів. Розміри хвиль та інші параметри хвилювання залежать від швидкості та тривалості дії вітру, довжини розгону хвилі, глибини водосховища. Відносно невеликі розміри акваторії й об'ємів сприяють активній реакції хвильового режиму на вітрові умови: хвилювання шводко виникає, розвивається й так само швидко затухає.

Рівневий режим. Регулювання стоку в корені змінює режим рівня води. Якщо за природніх умов на річці відмічався яскраво виражений весняний підйом, то після створення водосховищ на більшості ділянок річки він понизився, і елементи рівневого режиму водосховищ - річний хід та амплітуда коливання - тепер практично можуть регулюватися.

Рівневий режим у верхніх зонах є дуже нестабільним, оскільки зумовлюється режимом роботи ГЕС. Зміна навантаження носить скачкоподібний характер, і це зумовлює дуже різкі коливання рівня води у верхніх б'єфах. Ці коливання поширюються по водосховищу у вигляді довгих хвиль. Створюючи підвищений фон швидкості течії у певні проміжки часу, попуски забезпечують підсилення самоочисних потоків, промивання зон, де за умов стабільного стоку можливе формування застійних явищ.

Слід зазначити, що у багатьох випадках, коли мілководдя захищені від динамічного впливу течії та хвиль, зміна рівня води є єдиним фактором, що зумовлює надходження води в ці зони та відхід її назад у водосховище.

Прозорість води. Зменшення швидкості течії та інтенсифікація процесів седиментації сприяють значному збільшенню прозорості води, що в свою чергу збільшує глибини проникання променистої енергії сонця. Прозорість води у водосховищах в середньому збільшується у два рази порівняно із річкою, а глибина проникання сонячної енергії збільшується з 1-1,5 м (у річці) до 2,5-6,0 м (у водосховищі). Це спричиняє істотне збільшення потужності шару утворення первинної біологічної продукції (фотичного шару) в середньому у 2,2 рази. В результаті зростає біологічно продуктивність, що в свою чергу призводить до інтенсифікації процесів деструкції та накопичення їлів органічного походження.

Гідрохімічний режим. Мінералізація. Створення водосховищ веде до перерозподілу водного стоку річки за сезонами року, і, як наслідок, до змін у динаміці мінералізації та концентрації головних іонів.

В результаті акумуляції у водосховищах паводкових вод та змішування їх з більш мінералізованою водою, що потрапляє сюди у наступні сезони, відбувається зменшення (особливо у приплотинних ділянках водосховища) річної амплітуди коливань мінералізації та концентрації головних іонів. Якщо до зарегулювання стоку мінералізація вод протягом року могла змінюватись майже в 4 рази, то після зарегулювання вона змінюється лише в 1,4-1,5 раза. Розчинені гази. Формування газового режиму водосховищ відбувається під впливом багатьох факторів, основними з яких є періодична дія вітрового перемішування і циркуляції водних мас, фізико-хімічні і біологічні процеси, що відбуваються у водосховищах, взаємодія води із затопленими грунтами, життєдіяльність водних організмів.

Найбільш важливими є розчинений кисень та диоксид вуглецю.

Кисень потрапляє у води з атмосфери та при продукуванні його фітопланктонними організмами та вищою водною рослинністю. О2 витрачається на процеси дихання, окислення органічної речовини при розкладі організмів, а також шляхом евазії назад у атмосферу.

В теплий період (особливо у першій половині літа) основним фактором є фотосинтетична діяльність рослинних організмів. У другій половині літа починають переважати окисно-відновні процеси, які зменшують вміст кисню у воді. Розчинений О2 може витрачатись і на окислення амонійного азоту до NO2 та NO3, солей закислого заліза, процеси окислення метану та сірководню (за участю відповідних бактерій).

Взимку основну роль відіграє температурний режим та наявність ледоставу.

Поверхневий шар води постійно збагачується киснем, а от у придонних шарах спостерігається його дефіцит за рахунок постійних витрат його на окисні процеси, й у донних шарах приплотинних ділянок вміст О2 падає до 30-40, а іноді й до 1-3%.

У місцях великого скупчення фітопланктону (утворення на поверхні води блакитної плівки) максимальна концентрація кисню зсунута на глибину 1-3 метри зі зменшенням до придонного шару.

Значна вертикальна стратифікація вмісту О2 таСО2 спостерігається у перші роки існування водосховища. По-перше, із затопленням земель починаються бурхливі процеси розкладу рослинного і грунтового покриву, що призводить до великих витрат кисню у придонних шарах і, відповідно, до зменшення його вмісту. По-друге, у воду потрапляє досить велика кількість органічної речовини, що веде до інтенсивного розвитку фітопланктону і посилення процесів фотосинтезу у поверхневих шарах води. Відмираючи, фітопланктон осідає на дно й розкладається. Таким чином у поверхневих шарах кількість розчиненого кисню може сягати приблизно 25 мг/л (290% насичення), в той час як у придонних шарах його конйентрація падає майже до нуля, і весь придонний шар стає заморним.

З віком водосховищ стратифікація теж стає помітною, оскільки з'являється фактор поглинання кисню донними ілами, об'єми яких із року в рік збільшуються й які потребують все більше й більше кисню на хімічне й біохімічне окиснення утворених відновлених продуктів розкладу.

У верхніх ділянках водосховищ, що знаходяться в зоні змінного підпору гідрологічний режим найбільш подібний до річкового і швидкість течії не падає нижче 0,2-0,1 м/с. Тому тут у літній період спостерігається найбільш благоприємний кисневий режим. Стратифікація тут не відмічається, дефіциту кисню немає, оскільки фітопланктон розвивається слабо, й середня його біомаса приблизно 0,05-15 г/м куб.

В середніх та приплотинних ділянках водосховища швидкості течії незначні (0,01-0,1 м/с) або ж течії відсутні зовсім. Тому біомаса фітопланктону в періоди інтенсивного зацвітання сягає тут 40-60 г/м куб. та вище, між тим як при кількості біомаси більше ніж 15 г/м куб. вже виникає загроза біологічного забруднення і появи токсикантів. Внаслідок такого скупчення водоростей тут спостерігається особливо яскраво виражена киснева стратифікація.

Ранньою весною і восени через вітрове перемішування та невелику роль процесів фотосинтезу стратифікація О2 та СО2 спостерігається рідко, а пізно восени вона відсутня повністю, і перед ледоставом усі шари приблизно однаково насичені киснем, кількість якого в цей час може сягати 9-12,5 мг/л.

Джерелом СО2 у водосховищах є процеси окислення органічних речовин, різні види розкладу та дихання. Зменшення двуокису вуглецю відбувається при фотосинтезі та виділенні СО2 в атмосферу.

Концентрація двуокису вуглецю залежить від сезону, біологічних та біохімічних процесів. Максимальна концентрація спостерігається у період ледоставу (50-70 мг/л). Влітку у придонних шарах води за рахунок процесів розкладу відбувається накопичення СО2 до 5-10, а іноді й до 20-45 мг/л.

Органічні речовини. До органічних речовин, що найчастіше зустрічаються у водосховищах, належасть органічний вуглець, органічні азот та фосфор, білки, пептиди та амінокислоти.

Вміст органічного вуглецю (через те, що у водосховищі одночасно йдуть два протилежно направлені процеси - синтез органічних речовин та їх деструкція) на різних ділянках помітно відрізняється. Підвищена концентрація органічного вуглецю може бути пов'язана як із надходженням гуміфіційованих вод з річок, що впадають у водосховище, так і з великою біопродуктивнітю.

Максимум вмісту органічного вуглецю спостерігається у весняно-літній період, при максимальній фотосинтетичній активності фітопланктону. Коли ж процеси деструкції починають переважати над процесами фотосинтезу, кількість Сорг зменшується.

У каскаді в нижніх водосховищах може спостерігатися аномальна динаміка концентрації вуглецю: максимум його вмісту припадає на зимовий період із подальшим зменшенням з весни до осені. Це пояснюється, вочевидь, накопиченням протягом вегетаційного періоду органічних речовин та їх надходженням із водосховищ, розташованих вище по каскаду.

Вертикальна стратифікація вмісту органічного вуглецю спостерігається, зазвичай, у глибоководних та застійних зонах. У весняно-літній період збільшується відносна концентрація летких органічних сполук, що пов'язано із фотосинтетичними та деструктивними процесами. В період масового розвитку фітопланктону частка летких органічних сполук може сягати 50% і більше загального вмісту органічних речовин.

Загальний та неорганічний азот є основним джерелом біогенного азоту у водних екосистемах. Це - амонійний азот та інші відновлені мінеральні його форми, органічні азотвмісні сполуки різних класів. Більшість органічних азотвмісних сполук легко піддаються деструкції та мінералізації, утворюючи основний фонд азоту, який витрачається під час фотосинтезу.

Істнує певна закономірність у сезонній динаміці вмісту азоту: влітку його концентрація зростає, восени зменшується. Високі концентрації органічного азоту спостерігаються у багатоводні роки, коли затоплення частини берегової зони водосховищ супроводжується надходженням у них великої кількості біоелементів.

Різниця між вмістом мінеральних та органічних форм азоту досягає свого максимуму взимку, коли більша частина утворених азотвмісних речовин вже мінералізувалася.

Щодо органічного фосфору, то його концентрація найменша взимку, весною збільшується й до літа знову падає. Для співвідношення між мінеральними та органічними формами фосфору не відмічається такої закономірності, як для азотвмісних сполук, оскільки концентрація мінерального та органічного фосфору у воді залежить не лише від продукційно-деструкційних процесів, а й від фізико-хімічних умов на межі донні відклади-вода, які визначають напрямок та інтенсивність сорбційно-десорбційних процесів.

Мінімальний вміст розчинних білків спостерігається навесні, максимальний - у осінньо- зимовий період. Сезонна динаміка визначається протіканням двох протилежно направлених процесів: надходження білків при лізісі клітин гідробіонтів, кількість яких пропорційна біопродуктивності водосховища, та деструкції білків, яка відбувається завдяки мікроорганізмам. І той і інший процес залежить від гідрохімічного режиму, пори року, трофності водоймища.

При масовому “цвітінні” водоростей та їх відмиранні концентрація білків може підвищуватись до 2 мг/л і вище; рано навесні, коли фотосинтіз ще не дуже інтенсивний концентрація не первищує 0,2-0,1 мг/л. Максимальна концентрація амінокислот спостерігається у вегетаційний період.

Сумарний вміст білків, амінокислот пептидів у донних відкладах зазвичай у два рази перевищує їх вміст у воді.

Ще однією органічною компонентою у водосховищах є феноли, основним природнім джерелом яких є продукти розкладу фітопланктону, вищої водної та наземної рослинності. Особливо велика кількість фенолів утворюється при біохімічному розкладі лігнінів, які входять до складу вищих водних та наземних рослин. Максимальний вміст фенолів спостерігається у місцях скупчення водоростей в період їх вегетації, особливо у плямах “ цвітіння”. Влітку порівняно з весною вміст фенолів у воді може збільшуватись у 8,5 рази.

Вплив затоплених грунтів

При зарегулюванні стоку й створенні водосховищ частина береговой зони колишньої річки затоплюється, що призводить до змін у гідрохімічному режимі водосховища. У перші 2-3 роки після зарегулювання стоку за рахунок контакту з грунтами і розкладу затопленої рослинності у воді накопичуються органічні речовини із високим вмістом амінного й амідного азоту, вуглеводнів, амінокислот. Розвиток у затоплених грунтах біопроцесів при обмеженому доступі кисню веде до утворення різко відновлювальних умов, які сприяють переходу в розчинний стан значної кількості матганцю, азоту, заліза й фосфору. До погіршення якості води призводить й вимивання з грунтів біологічно стійких гумусових речовин.

2. Пребудова біоти ріки після її трансформації у водосховище

Фітопланктон

Зарегулювання стоку, створення водосховищ та їх каскадів призводить до суттєвих змін біології річки й змінює якісний склад фітопланктона. У першу чергу це проявляється у істотному збільшенні кількості зелених та синьозелених водоростей.

На формування видового складу фітопланктону впливає положення водосховища у каскаді. У середніх та нижніх водосховищах каскаду видовий склад істотно бідніє, і, навіть якщо водообмін значний, виникає “цвітіння” води.

Видовий склад водоростей суттєво відрізняється й по ділянкам водосховищ. Найбагатшим на види є фітопланктон верхніх і річкових плесів, у нижній та середній частинах, зазвичай, видів менше (хоча біомаси більше).

Створення водосховищ, використання їх водних та біологічних ресурсів зумовлюють інтенсифікацію “цвітіння” води. Найбільш поширеним і відомим є “цвітіння” синьозелених водоростей (хоча, звісно, “цвітуть” і діатомові й зелені).

Завдяки наявності газових вакуолей, при штильовій погоді синьозелені водорості вспливають на поверхню води, утворюючи плями “цвітіння” специфічного синювато-зеленого забарвлення.

В плямах “цвітіння” розвиваються явища біологічного забруднення і самозабруднення. У цьому випадку виділяюьтся продукти розпаду водоростей - аміак, феноли, цианіди; вміст розчинених органічних речовин перевищує норму за вуглецем у 20-40 разів, за азотом - у 30-150, за фосфором - у 20-25 разів. Загальна кількість бактерій збільшується у 25-100 разів, а гетеротрофних - до 400 разів.

Домінуванню синьозелених водоростей та інтенсифікації їх розмноження сприяють багато факторів. Зменшення протоковості й водообміну, уповільнення швидкості течії (синьозелені - стагнофіли), збільшення прозорості води при відстоюванні, накопичення біогенних елементів та органічних сполук при створенні водосховища та подальшому природньому та антропогенному його евтрофуванні; пониження рівня кисневого насичення води та нарастання відновленості середовища у придонних шарах через заїлення, а також високий коефіцієнт розмноження водоростей (потомство однієї клітини за вегетаційний період складає 10 особин); стійкість їх до відсутності світла, коливань температури; висока рістінгібуюча активність метаболітів синьозелених водоростей по відношенню до йнших представників альгофлори; токсичність й низький коефіцієнт використання їх у харчових ланцюгах; відсутність серед гідробіонтів водосховищ активних споживачів цього виду, що регулювали б його чисельність.

Іхтіофауна.

Після зарегулювання стоку у видовому та кількісному складі іхтіофауни відбуваються помітні зміни. У зв'язку із різким зменшенням водообміну та швидкостей течії, збільшенням глибини та ширини акваторій кількість реофільних видів риб скорочується, в той час як кількість лімнофільних видів, навпаки, зростає.

Плотини водосховищ створюють перешкоду для прохідних риб; окрім цього ті риби, що проникають крізь рибопропускні споруди, зазвичай не знаходять у водосховщах сприятливих умов для розмноження через слабку проточність та заїлення нерестовищ. Тому якщо деякі види прохідних риб і продовжуються існувати, їх чисельність швидко зменшується, і вони концентруються в основному у верхів'ях, де зустрічаються піщано-галечні грунти й спостерігається підвищена проточність.

Процес формування іхтіофауни у водосховищах супроводжується випадінням окремих її видів і значною внутрішньопопуляційною диференціацією. Після створення водосховищ, особливо у перші роки їх існування, видовий склад фауни збіднюється. З віком водосховища кількість видів риб у них може збільшуватись як за рахунок спрямованого так і стихійного вселення.

Популяції риб у водосховищах формуються в основному за рахунок розмноження місцевих (туводних) видів, що жили у річці або розташованих поблизу водоймах та водотоках.

Найбільше чисельність спостерігається у поколінь риб, що народились у перші роки заповнення водосховища, коли створюються найбільш сприятливі умови для їх нересту, розвитку, виживання ікри та молоді. Це - поступове підвищення рівня води, затоплення великих ділянок пойми, вкритих луговою рослинністю, що є найкращим субстратом для відкладання та розвитку ікри. На свжозалитих ділянках зберігається проточність і розвивається зоопланктон і зообентос, що також сприяє розвитку риб; а у водосховище ще небагати поїдаючих ікру і молодь хижаків.

В подальшому умови розмноження риб, особливо фітофільних видів, погіршуються через скорочення нерестової площі та місць нагула для молоді. На нерестовищах зникає лугова рослинність, і на захищених починають обільно розвиватись повітряно-водні рослини.

Як правило, кількість молоді риб у багатоводні та середні за водністю роки вища ніж у моловодні, а от темпи росту й плодючість - вище у маловодні.

У перші роки формування іхтіофауни водосховищ у популяціях переважає кількість молодих особин, але згодом співвідношення вікових груп вирівнюється.

З віком водосховищ спостерігається тенденція до збільшення чисельності невеликої групи видів при сталому видовому складі. Особливо інтенсивно розмножується окунь, оскільки умови для нього досить сприятливі. Однак збільшення чисельності окуня призводить до скорочення чисельності цінних промислових риб, оскільки окунь виїдає їх ікру, а прородній регулятор чисельності цього виду - щука - у водосховищі не має нормальних умов для існування.

Вплив водосховищ на оточуюче середовище

Виникнення мілководдь.

Із побудуванням водосховищ значно збільшуються зона мілководдя, які можуть займати від 5 до 39% площі водосховищ. Від 5 до 32% мілководдя займають зарості вищої водної і наземної рослинності. Ці зони характеризуються уповільненими течіями, зниженням турбулентного перемішування, більшим прогріваням. Все це інтенсифікує гідробіологічні процеси й біологічна продуктивність на мілководді значно вища ніж у пелагіалі, і це спричиняє інтенсивне відкладення на дно органічної маси відмерлих рослин, заїлення, зменшення глибини й перехід цих ділянок у болото; а розклад органічних речовин призводить до “заморності” цих ділянок.

Руйнування берегів

Протяжність берегової лінії Дніпровських водосховищ становить 3079 км, 1110,9 км з яких це - абразійно-ерозійні береги, що потребують закріплення. Внаслідок руйнування берегів вже втрачено 6176 га землі. За останні 35 років у водосховища надійшло більш 337 м кб продуктів руйнування берегів.

При створенні водосховищ порушується динамічна рівновага й починається переформування берегів - розмив, оповзання або акумуляція відкладів.

Основний гідродинамічний фактор - вітрове хвилювання. Висота й морфологія берегів також впливають на інтенсивність їх переформування: випуклі схили розмиваються швидше, й швидкість розмиву збільшується зі збільшенням крутизни. Пологі береги з уклонами не більше 2-4 градусів зазвичай не розмиваються. Зі збільшенням висоти берега швидкість розмиву також зменшується через швидке утворення мілин.

Важливий факор - переміщення наносів вздовж берега. Швидкість і розміри переработки берегів різко зростають на тих ділянках, де продукти розмиву уносяться вздовжбереговою течією. Хвилювання й течії при поступовому зниженні рівня води, почергово розмивають низькі ділянки берега, які за умов більш високого рівня були береговими мілин; через це формування мілин затримується. Таким чином, чим більша амплітуда коливань рівня в період інтенсивної хвильової діяльності, тим сильніше йде розмив берегів.

В цілому по мірі збільшення віку водосховищ переформування берегів зменшується, утворюється стійкий профіль берега. Однак зміна водогосподарських функцій і режиму водосховища може знову викликати переформування берегів.

Підтоплення земель

При створенні водосховищ змінюється режим, а іноді й загальний напрямок руху підземних вод, виникають нові водоносні горизонти, які до підпору були сухими. У зонах водосховищ відбуваються процеси підтоплення та затоплення земель. На незахищених масивах у зонах впливу водосховищ Дніпра площі підтоплених земель становлять 90 тис. га, а на незахищеному мілководді - близько 133 тис. га. З цими процесами пов'язані такі явища як трансформація земель, деградація рослинного і тваринного світу, замулення та заболочення, ефтрофікація водойм.

Річка до створення водосховища являє собою своєрідний водоприймач грунтових потоків. Із заповненням водосховища грунтові, тріщінно-карстові, тріщінно-грунтові води подпираються, їх рівень піднімається до таких відміток при яких вони знов стікають у водосховище. До цього моменту вони безперервно накопичуються й поповнюються за рахунок фільтрації із водосховища. При цьому уклон потоку грунтових вод та швидкість їх руху, як правило, зменшуються, що також сприяє підвищенню їх рівня.

При наповненні водосховища вода просочується в грунт берегу й ложа, якщо цьому не заважає характер підстилаючих порід. Виникаючі втрати води можуть бути тимчасовими (до повного насичення порід) або ж постійними.

У перші роки після заповнення водосховища фільтрація води з нього може відбуватися безперервно протягом досить довгого часу, що призводить до значного підйому рівней у прилягаючих водоносних пластах, а також до зводнення раніше сухих пухких відкладів. По мірі підйому рівнів водоносних горизонтів фільтрація зменшується й набуває сезонного характеру. Після становлення рівня підземних вод фільтрація може зовсім припинитися або проявлятися досить обмежено, бо внаслідок зменшення уклонів уповільнюється швидкість руху води. В результаті дренуюча роль водотоку в цілому зменшується. В деяких випадках напрямок грунтового потоку змінюється в бік іншого водотоку, рівень води якого нижче ніж у водосховищі.

Щодо різних ділянок водосховища, то у приплотинних спостерігається найбільша величина підпору підземних вод. До верхів'я підйом рівня зменшується, відповідно звужується зона поширення підпору.

Підйом грунтових вод до поверхні землі викликає підтоплення грунтів, а при виході на поверхню їх заболочування, а іноді й засолення.

Підтоплення починається із моменту заповнення водосховища при підйомі грунтових вод до 1-1,5 м й вище від поверхні. Коли грунтові води досягають шару, в якому знаходяться корені рослин, у ньому створюється додаткове зволоження, що погіршує аерацію. В результаті часто територія заболочується.

Можна виділити декілька зон впливу водосховища: зона постійного, періодичного (тимчасового) й епізодичного затоплення; зона заболочування; сильного, помірного й слабкого підтоплення. Розміри окремих зон впливу коливаються від кількох метрів до декількох кілометрів.

У зоні періодичного затоплення формуються болотні й торф'яно-глеєві грунти із високим ступенем заторфованості й великим вмістом закисних форм заліза.

У зоні підтоплення грунтові води підходять близько до поверхні, тут ступінь зволожування грунтів визначається не лише глибиною залягання грунтових вод, але й величиною їх капілярного підйому, яка в залежності від механічного складу грунтів може коливатись від 0,5-1,0 до 6,0 м.

У зоні помірного підтоплення (рівень грунтових вод на глибині від 1 до 2 м) домінує процес т. з. олуговіння підзолистих грунтів, коли у них підвищується вміст гумусу, азоту, кальцію та сполук заліза, у верхньому горизонті грунтів появляються охристі плями й прожилки, і під дією грунтових вод, які мають нейтральну реакцію, зменшується кислотність у нижньому шарі.

В зоні слабкого підтоплення (рівень грунтових вод на глибині 2-4 м) збільшується рухливість гумусових речовин, відбувається оглеювання грунту (утворюються фосфати закисного заліза), на її поверхні з'являються плями й прошарки зеленуватого кольору.

Постійне затоплення призводить до повної загибелі існувавшої раніше наземної рослинності, за вийнятком окремих видів у зонах мілководного затоплення.

В зоні мілководного постійного затоплення й на частині території зони тимчасового затоплення формується полоса гідрофільних та гігрофільних асоціацій.

В зонах підтоплення дерево-чагарникова рослинніть й трав'яниста по-різному реагують на зміну зволоженості. Дерева й чагарники, як правило, більш чутливі до підйому грунтових вод й при сильному підтопленні у більшості гинуть. З травостою випадають певні види, й починають домінувати гігрофіти.

Окрім цього в басейні річки вже підтоплено понад 100 міст й селищ міського типу.

Водосховища Дніпра зазнають значного техногенного навантаження. Вони акумулюють не лише запаси води, але й усі забруднення, які надходять із площі водозабору. При їх каскадному розташуванні чинники, які раніше визначали природний режим, тепер впливають лише на верхнє - Київське водосховище.

Найбільше забруднені водосховища Дніпровського каскаду біогенними, органічними і поверхнево-активними речовинами, нафтопродуктами, фенолами, пестицидами, важкими металами та ін. Концентрації нітритів, амонійного азоту, фенолів, нафтопродуктів, пестицидів (ГХЦГ) здебільшого перевищує ГДК для водойм господорсько-питного водокористування. Особливо високий вміст NO2~ у воді всіх водосховищ Дніпровського каскаду. Його концентрації перевищують ГДК у 5-25 разів. Не менш небезпечними є забруднення води фенолами та органічними речовинами, вміст яких вищий за ГДК відповідно у 2-25 та 2-6 разів. За одночасного вмісту у воді великої кількості органічних речовин та амонійного азоту утворюються сильнодіючі токсичні речовини, концентрація яких майже у всіх водосховищах більша за ГДК для водойм питного значення.

Одним із основних забруднювачів водних об'єктів є нафтопродукти. З тієї кількості їх , що потрапляє у воду близько 40% залишається у воді у вигляді емульсії і стільки ж осідає на дно, а 20% утворюють на поверхні води плівку, яка погіршує аерацію води. Крім цього адсорбовані донними відкладами нафтопродукти відокремлюють фауну і флору дна від іншої частини водосховищ і стають причиною вторинного забруднення води. В Каховському водосховищі вміст нафтопродуктів іноді перевищує ГДК для питної води у 3-4 рази, а найбільша їх кількість - у нижньому б'єфі Київського, середній та нижній частині Дніпродзержинського водосховищ (4-6 ГДК). Нафтопродукти, особливо ароматичні вуглеводні, є токсичними для організму людини, негативно впливають на серцево-судинну і нервову системи.

Велику непезпеку становлять й пестициди. Найнебезпечнішими є хлорорганічні пестициди (ХОП), особливо ДДТ й ГХЦГ, та їх метаболіти. Незважаючи на те, що у більшості країн світу, у тому числі і в Україні, ДДТ не використовується, внаслідок високої персистентності їх вміст подекуди досить високий. Найбільше їх міститься у донних відкладах Дніпровського та Каховського водосховищ.

Важкі метали (Fe, Cu, Zn, Ni, Pb, Cd, Mn, Cr та ін.) - одна з основних груп хімічного забруднення водосховищ. На відміну від органічних речовин, які певною мірою піддаються деструкції, важкі метали лише перерозполіляються між окремими ланками водних екосистем (вода, донні відклади, біота). Однак незважаючи на значне надходження в дніпровські водосховища важких металів, концентрація їх у воді як по сезонах, так і по акваторії в середньому не перевищує ГДК. Вочевидь, це пояснюється здатністю важких металів сполучатися з розчиненими органічними сполуками.

Дніпровські водосховища є потужним геохімічним бар'єром для важких металів. Процеси сорбції їх на завислих речовинах, гідроліз, осадження та співосадження в умовах уповільненого стоку сприяють вилученню їх з води і накопиченню у донних відкладах. Одночасно при зміні фізико-хімічних умов у придонних шарах води, донні відклади можуть стати джерелом вторинного забруднення. Така вірогідність існує й при зміні гідродинамічних умов водного середовища (збільшення швидкості течії, вітрохвильове перемішування водних мас).

Важливу роль у відтворенні водних ресурсів та забезпеченні ними потреб користувачів відіграє і відіграватимє регулювання річковаго стоку та його територіального розподілу. Зі створенням водосховищ Дніпровського каскаду було розв'язано проблеми забезпечення водою населення, промисловості й сільського господарства, збільшення обсягу водоспоживання та більш рівномірного його розподілу протягом року, оскільки 70% об'єму стоку на Дніпрі припадає на час весняної повені, забезпечено роботу гідроелектричних, теплових та атомних станцій, водного транспорту, захист долини річки від катастрофічних повеней тощо.

Але водночас створення великих водосховищ було пов'язане із затопленням значних площ земель, зміною гідрологічного, гідрохімічного та гідробіологічного режимів річки, перетворенням річкової екосистеми на озерно-річкову з відповідним уповільненням водообміну та самоочищення вод, значними витратами на інфільтрацію та випаровування.

За розрахунками Укрводпроекту, 45% водоспоживачів після спуску водосховищ залишаться без води протягом усього року, окрім періоду весняної повені. Залишиться без води місто Київ, оскільки Деснянська та Дніпровська водопровідні станції можуть працювати лише при рівні води у Київському водосховищі не нижче 89,3 м; а загалом припинять свою роботу близько 40 водозаборів потужністю 150м кб/с, а також 35 сільськогосподарських водозаборів потужністю 32 м кб/с, які беруть воду з Дніпровського водосховища.

На думку експертів, енергетична система України не зможе повноцінно функціонувати без ГЕС, незважаючи на те, що ворибіток ними електроенергії становить лише 5-7% від загального її виробітку, оскільки вони виконують роль аварійного резерву потужності енергосистеми країни, а також є основним регулятором частоти та потужності енергосистеми України, тобто знімають пікове навантаження на неї. Інакше двічі на добу (вранці та ввечері) доведеться вимикати з енергосистеми третину споживачів.

Окрім цього значно погіршиться санітарно-епідемологічний стан Дніпра внаслідок радіоактивного забруднення донних відкладів водосховищ (їх накопичення на гідродинамічно нестійкій масі мулу створює пердумови для перерозподілу радіонуклідів вниз за течією, який може бути значно прискорений спуском водосховищ). Звільнені при цьому значні площі мілководдя з недезактивованим та неутілізованим радіоактивним мулом стануть причиною вторинного радіоактивного забруднення довкілля.

Великої шкоди завдає гідробіологічне забруднення водойм, яке є наслідком надходження у водне середовище разом зі змитими мінеральними добривами різних біогенних елементів (азот, фосфор). Вони зумовлюють розвиток водної рослинності, мікроорганізмів й так зване “цвітіння” води.

За даними науково-дослідних установ УААН, від ерозії грунти щороку втрачають стільки поживних елементів, скільки їх міститься у 1,5 млн т мінеральних добрив (у перерахунку на 100% поживних речовин). Це означає, що разом із продуктами ерозії щороку вимивається з грунту 1млн т азоту, 350 тис. т фосфору і 150 тис. т калію, 10-30% яких потрапляє у водойми.

Сільськогосподарське виробництво, отже, є одним з головних джерел забруднення водойм біогенними хімічними елементами, не властивими природним водам штучними неорганічними та органічними речовинами токсичної групи (пестициди, гербіциди, бензапірен тощо). Останні негативно впливають насамперед на якість водних ресурсів і життєдіяльність гідробіонтів. До того ж вони практично не знешкоджуються наявними водоочисними спорудами.

Висновки

Зарегулювання річкового стоку та створення водосховищ призводить до ряду змін не лише в екосистемі самої річки, а й в екосистемах прилеглих територій. На жаль не всі ці зміни є позитивними.

В посушливих та сухих регіонах водосховища створюють позитивний екологічний вплив на оточуюче середовище, оскільки поява прісних водойм робить придатними для опанування рослинністю й тваринами досить великі прилеглі території.

Однак у самих водосховищах лише у перші роки спостерігаються сприятливі умови. Зменшення течії, збільшення прозорості, вмісту органічних речовин - все це створює умови для розвитку планктону, бентосу іхтіофауни. За рахунок посилення седиментації, відстою, деструкції збільшуються самоочисні властивості водосховищ, покращується якість води.

Але з іншого боку уповільнення водообміну, інтенсивний розвиток органічного життя призводять до зацвітання води, її евтрофування, заїлення дна водосховищ. Це в свою чергу спричиняє збільшення вмісту органічних речовин у водах, розклад яких веде до кисневого дефіциту, агресивності середовища, виділення у воду метану та інших токсикантів.

Мілководні зони, де існують умови для розвитку вищої водної та наземної рослинності, заростають й перетворюються на болота.

Береги колишніх річок руйнуються внаслідок вітро-хвильової абразії, затоплюються, підтоплюються й заболочуються. Все це призводить до руйнування існувавших тут раніше біоценозів, до заміни їх ценозами боліт. Дерева й чагарники в зонах затоплення й підтоплення майже зникають, починають домінувати гігрофільні трав'янисті рослини.

Таким чином створення водосховищ спричиняє рід сукцесіних змін, більшість яких є негативними. Тому доцільними є заходи щодо їх мінімізації. Сюди належать кам'яні відсипки, обвалування берегів для захисту їх від абразіі; створення дренажних систем для зменшення підтоплення земель; очистка дна водосховищ та їх додаткова аерація.

Використана література

1) Л.Н. Зимбаленская, П.Г. Сухойван, М.И. Черногоренко и др. “Беспозвоночные и рыбы Днепра и его водохранилищ” Киев, Наукова Думка 1989

2) А.И. Денисова “Формирование гидрохимического режима водохранилищ Днепра и методы его прогнозирования” Киев, Наукова Думка 1989

3) В.М. Тимченко, Е.И. Нахшина и др. “ Гидрология и гидрохимия Днепра и его водохранилищ” Киев, Наукова Думка 1989

4) А.Б. Авакян “Водохранилища и их воздействие на окружающую среду” Москва, “Наука” 1986

5) В.Я. Шевчук, М.В. Гусєв та ін. “Економіка і екологія водних ресурсів Днпра” Київ “Вища школа”1996