Гідроморфологічна оцінка екологічного стану річок басейну тиси в межах України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

УДК 555.537+556.552

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Гідроморфологічна оцінка екологічного стану річок басейну тиси в межах України

11.00.07 - гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія

Ярошевич Олексій Євгенович

Дисертацією є рукопис екологічний русловий водний

Робота виконана на кафедрі гідрології та гідро екології Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Науковий керівник:

доктор географічних наук, професор Ободовський Олександр Григорович, Київський національний університет Імені Тараса Шевченка, Професор кафедри гідрології та гідроекології

Офіційні опоненти:

доктор географічних наук, професор Гопченко Євген Дмитрович, Одеський державний екологічний університет, Завідувач кафедри гідрології суші

кандидат географічних наук, Набиванець Юрій Богданович Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут Міністерства України з питань надзвичайних Ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи та Національної академії наук України, Заступник директора з наукової роботи

Захист відбудеться “ 17 ” вересня 2008 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д 26.001.22 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: м. Київ, МСП-680, проспект Глушкова, 2, географічний факультет.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 64.

Автореферат розісланий “ 4” _08_ 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої Вченої ради Д 26.001.22 кандидат географічних наук В.В. Гребінь

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Методики екологічної оцінки якості поверхневих вод, що застосовуються в Україні, включають широкий набір абіотичних та біотичних показників, але в більшій мірі дозволяють оцінити саме гідрохімічний стан водних об'єктів. Протягом останніх 20 років в Європейському Союзі відбувся перехід до оцінки екологічного стану водних об'єктів насамперед у відповідності з біологічною складовою, а також гідроморфологічною, хімічною та фізико-хімічною складовими якості, що підтримують біологічну.

Незважаючи на достатній досвід вітчизняних досліджень з гідроморфології на гірських карпатських річках, в Україні відсутні методи кількісної гідроморфологічної оцінки цих водних об'єктів як складової їх екологічного стану. Тому виникає нагальна потреба в розробці національних методичних підходів щодо гідроморфології річок, яка б органічно поєднувала кількісну оцінку стану руслозаплавного комплексу (гідроморфологічні та гідрологічні параметри) з включенням додаткових блоків з оцінювання складу донних наносів та процесів руслоформування. В подальшому ці методологічні підходи мають бути закріплені у вигляді керівного нормативного документу України.

Басейн р. Тиса в цьому контексті є вдалим «полігоном» для відпрацювання методологічних засад і методичних підходів гідроморфологічної оцінки річок та їх гармонізації з європейськими нормами, приймаючи до уваги, що він має транскордонний характер.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за темою дисертації виконувались протягом 2005-2008 рр. згідно з планами науково-дослідних робіт кафедри гідрології та гідроекології, науково-дослідної лабораторії гідроекології і гідрохімії Київського національного університету імені Тараса Шевченка в рамках наукового напрямку «Охорона навколишнього середовища» .

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка та реалізація оцінки гідроморфологічного стану річкових водних об'єктів української частини басейну Тиси.

Для досягнення поставленої мети автором вирішувалися наступні завдання:

проведення аналізу нормативно-правової бази України та країн Європейського Союзу з оцінки екологічного стану водних об'єктів, в тому числі гідромор-фологічного;

розроблення схеми гідроморфологічної оцінки річок та її застосування для річок басейну Тиси в межах України;

проведення ідентифікації водних об'єктів різних категорій та типології річкових водних об'єктів;

удосконалення та доповнення новими блоками (аналіз донних руслових наносів та процесів руслоформування) методики гідроморфологічної оцінки річок;

обґрунтування алгоритму методики оцінки гідроморфологічного стану річок;

удосконалення та реалізація засад гідроморфологічного моніторингу річок;

виконання гідроморфологічної оцінки стану річок басейнів Ужа та Боржави.

Об'єкт і предмет дослідження. Об'єктом дослідження є річки української частини басейну Тиси. Предметом дослідження є гідроморфологічна оцінка річок, яка включає в себе ідентифікацію та типологію цих водних об'єктів, її методику та реалізацію на об'єктах досліджень.

Методи дослідження. Для визначення гідроморфологічного стану річок задіяні прийоми статистичного аналізу та кількісної оцінки елементів русло-заплавного комплексу, які базуються на теоретичних підвалинах і підходах ерозійно-акумулятивного вчення про руслові процеси. При встановленні гідроморфологічного класу річкових водних об'єктів застосовувалися методи порівняльного аналізу. При визначенні референційних умов використовувався ретроспективний метод досліджень, реалізований на базі картографічного матеріалу, космічних знімків. Для просторового представлення результатів досліджень та створення нових карт застосовувалися ГІС.

Вихідна інформація. В роботі використані матеріали режимних спостережень Гідрометслужби, Держводгоспу України, матеріали Міжнародної комісії із захисту р. Дунай та дані експедиційних досліджень, які були проведені на кафедрі гідрології та гідроекології географічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, топографічні карти, водогосподарські схеми та космічні знімки Google Earth.

Наукова новизна одержаних результатів. Найбільш суттєві елементи наукової новизни дисертаційної роботи полягають у наступному:

виконано аналіз методичних і керівних документів країн Європейського Союзу та результатів попередніх, в тому числі власних, досліджень з гідро-морфологічної оцінки річок Українських Карпат та вперше запропоновано схему зазначеної оцінки вказаних водних об'єктів;

проведено ідентифікацію водних об'єктів різних категорій річкового басейну Тиси в межах України та уточнено їх деякі гідрографічні характеристики;

вперше для річок України розроблено типологію річкових водних об'єктів за абіотичними дескрипторами та узгоджено з типологіями сусідніх країн басейну Тиси;

удосконалено методичні підходи кількісної оцінки за п'ятьма класами гідроморфологічного стану річок;

вперше розроблено методику гідроморфологічної оцінки стану річок за комплексом основних (гідроморфологічна та гідрологічна оцінки) та додаткових критеріїв (оцінка гранулометричного складу донних наносів та руслових процесів);

обгрунтовано схему реалізації гідроморфологічного моніторингу для річок басейну Тиси та практично закладено його мережу;

вперше на практиці реалізовано методику гідроморфологічної оцінки стану річки (на прикладі басейнів Ужа та Боржави).

Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень можуть бути використані при визначенні гідроморфологічного та загального екологічного стану річок екорегіонів Карпати та Угорські низовини, при дослідженні руслового режиму річок, при оцінці наслідків проходження катастрофічних паводків, при розроблені заходів спрямованих на збереження та відновлення гідроморфологічного стану річкових водних об'єктів.

Ряд положень виконаної роботи ввійшли до звіту з держбюджетної теми «Розробка методичних основ регіонального природокористування» (№ 05БФ050-01, № д.р. 0105U005447, 2006) та звітів з госпдоговірних тем «Розробити методику гідроморфологічної оцінки якості річок басейну Ужа і провести підготовку фахівців з її застосування» (№ 06ДП050-10 № д.р. 0106U006717, 2006), «Впровадити методику гідроморфологічної оцінки якості річок басейну Ужа для прийняття оптимальних водогосподарських управлінських рішень», (№ 06ДП050-09, № д.р. 0106U006718, 2006).

За проведеними дослідженнями з гідроморфологічної оцінки річок басейну Тиси було отримано акт впровадження їх результатів від Закарпатського обласного виробничого управління по меліорації і водному господарству.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто зібрані та опрацьовані дані режимних спостережень та експедиційних робіт і створена база даних 33 ділянок обстеження річок басейнів Ужа та Боржави. Самостійною розробкою є типологія річок, методика гідроморфологічної оцінки річок, а також схема реалізації гідроморфологічної оцінки річкових водних об'єктів басейну Тиси. За безпосередньої участі автора виконані експедиційні дослідження гідроморфологічного стану річок басейнів Ужа та Боржави.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень були представлені на науково-практичних конференціях ІІІ та IV міжнародних водних форумів АКВА-2005, АКВА-2007 (Київ, 2005, 2007), на науковій конференції з впровадження сучасних технологій прогнозування повеней (Тромсе, 2005), на міжнародній конференції «Гідроекологія річкових русел» (Київ, 2006), на Третій Всеукраїнській науковій конференції «Гідрологія, гідрохімія та гідроекологія» (Київ, 2006), на наукових міжнародних семінарах з питань впровадження положень Водної Рамкової Директиви ЄС в Україні (Хуст, 2005; Ужгород, 2005; Луцьк, 2007; Мінськ, 2007; Київ, 2007), на 23-й конференції Дунайських країн з гідрологічних прогнозів та управління водними ресурсами (Белград, 2006), на науковій конференції в рамках Всесвітнього водного тижня (Стокгольм, 2006), на семінарі кафедри гідрології та гідроекології (Київ, 2008).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 14 наукових праць, у тому числі 2 монографії (у співавторстві), 7 статей (2 одноосібні), з них 6 у фахових виданнях ВАК України, 5 тез доповідей конференцій.

Структура і обсяг дисертації. Робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел (152 найменування) і містить 144 сторінки тексту, 41 рисунок, 55 таблиць. Загальний обсяг дисертації - 207 сторінок.

Основний зміст роботи

В першому розділі дисертаційної роботи розглядаються законодавчі основи та методологія гідроморфологічної оцінки річок.

Національне екологічне законодавство знаходиться в процесі реформування і потребує вдосконалення, адаптації до екологічного законодавства Європейського Союзу, впровадження на національному рівні відповідних міжнародно-правових актів, учасником яких є Україна. Одним із найважливіших документів, до якого має бути адаптовано національне законодавство є Водна Рамкова Директива ЄС (ВРД), яка встановлює рамки для дій Співтовариства у сфері водної політики.

Протягом останніх двадцяти років в Європейському Союзі відбувся перехід до оцінки екологічного стану водних об'єктів насамперед у відповідності із біологічною, а також гідроморфологічною, хімічною та фізико-хімічною складовими стану, що підтримують біологічну. В ряді країн-членів ЄС розроблені методики гідроморфологічної оцінки екологічного стону річок за кількісними критеріями. Крім цього було прийнято Європейський стандарт EN 14614 «Якість води - Керівний стандарт оцінки гідроморфологічних параметрів річок», який запроваджує оцінку за п'ятьма класами і визначає перелік цих параметрів.

Вітчизняні методики екологічної оцінки якості поверхневих вод, хоч і включають широкий набір абіотичних та біотичних показників, але в більшій мірі дозволяють оцінити гідрохімічний стан водних об'єктів. Найбільш поширеним критерієм якості водних об'єктів в Україні залишаються гранично допустимі концентрації речовин-забрудників (ГДК).

Незважаючи на відсутність вітчизняних методичних чи керівних документів, в Україні накопичено достатньо великий досвід з різних аспектів гідроморфологічної оцінки річок, насамперед гірських. Це дозволяє об'єднати вітчизняні та європейські підходи задля всебічної та більш об'єктивної гідроморфологічної оцінки екологічного стану річкових водних об'єктів. Під гідроморфологічною оцінкою річкових водних об'єктів слід розуміти систему уніфікованих положень стосовно ідентифікації, типології, методики визначення їх гідроморфологічного стану та обґрунтування системи моніторингу і управління цим станом.

Для виконання даної роботи було обрано транскордонний річковий басейн Тиси, який крім нашої держави розташований на території ще чотирьох країн: Румунії, Угорщини, Словаччини та Сербії.

Схему реалізації гідроморфологічної оцінки річок басейну Тиси можна представити наступним чином.

Нижченаведена схема дає можливість комплексно реалізувати гідроморфологічну оцінку річкових водних об'єктів і може виступати одним із головних компонентів загальної екологічної оцінки їхнього стану.

У другому розділі дисертаційної роботи розглядаються питання ідентифікації водних об'єктів та типології річок української частини басейну Тиси.

ВРД визначає «поверхневий водний об'єкт» як окремий та значний елемент поверхневих вод, таких як озеро, водосховище, струмок, річка або канал, або їхньої частини, або гирлової ділянки чи ділянка прибережних вод.

«Окремість» і «значущість» є головними і взаємодоповнюючими критеріями при ідентифікації водних об'єктів. Окремість водного об'єкту означає, що він має бути цілісним, а не складатися з декількох частин, а також не може перетинатися (накладатися ) з іншим. Значущість є критерієм, що має якісне значення і базується на географічних і гідрологічних факторах.

Серед п'яти категорій водних об'єктів у басейні Тиси в межах України (і в інших країнах басейну) існує тільки три (річки, озера, штучні та істотно змінені). Приберегові та перехідні (гирлові ділянки, естуарії) водні об'єкти відсутні, оскільки Тиса не впадає в море.

При проведенні ідентифікації річкового басейну Тиси було уточнено його основні гідрографічні характеристики: площу водозбору, довжину русла Тиси та визначено ділянки басейну. Українська частина басейну річки відноситься як до Верхньої Тиси (від витоку р. Чорна Тиса до с. Бадалово, що 7 км нижче за течією гирла р. Боржава), так і Середньої Тиси (басейни річок Латориці, Ужа та самої Тиси від с. Соловка до с. Соломоново). Загальна довжина р. Тиса в межах України, яка була визначена за цифровими картами з урахуванням трьох транскордонних ділянок, складає 265 км.

Типологія є одним із першочергових і обов'язкових етапів при впровадженні ВРД. Тип водного об'єкту по суті є його «ідентифікаційним кодом», що включає в себе чіткий набір біотичних ті абіотичних параметрів, які притаманні саме йому.

В роботі вперше виконано типологію річок української частини басейну Тиси, в якій основними дескрипторами є площа та висота водозбору, геологія та середній розмір руслових донних наносів.

Встановлено 12 абіотичних типів річок за чотирма дескрипторами з числа обов'язкових та одного додаткового.

Виконана з врахуванням загальних вимог нормативних документів ЄС та підходів, що були застосовані в сусідніх країнах типологія має декілька особливостей та відмінностей, які враховують загальноприйняті в Україні положення та відображають специфіку цієї частини басейну Тиси, а саме:

враховано фізико-географічне районування Українських Карпат, яке є більш детальним та об'єктивним ніж європейські екорегіони. Виділено п'ять фізико-географічних областей, що відрізняються оротектонічними елементами, поширенням ґрунтового та рослинного покровів.

включено додатковий (з числа необов'язкових) дескриптор - середній розмір та тип руслових донних наносів. Було запропоновано три класи наносів: глинисто-гальковий (середній розмір наносів менше 50 мм), гальково-валунний (від 50 до 150 мм), та валунний (більше 150 мм). Доцільність включення цього, важливого з точки зору функціонування водної екосистеми, дескриптора підтверджена гідробіологічними дослідженнями різних річок в басейні Тиси. Межі класів цього дескриптора було підібрано таким чином, щоб вони відповідали межам класів іншого дескриптора - висоти річкового басейна над рівнем моря. Таким чином, глинисто-галькові донні наноси відповідають низовині та, відповідно, екорегіону «Угорські низовини» і фізико-географічній області «Закарпатська низовина». Гальково-валунні відповідають низкогір'ю, а валунні - середньогір'ю (обидва відносяться до екорегіону «Карпати») та гірським фізико-географічним областям.

При проведенні типології за геологічною будовою підстильних порід цей дескриптор було деталізовано з урахуванням того, що більша частина Українських Карпат складена вапняками (флішами). Окремо виділено річки, які протікають у вулканічних та кристалічних породах. В зв'язку з відсутністю річок, в басейнах яких домінують породи органічного походження, кількість класів цього дескриптора було зменшено з трьох до двох.

На даному етапі типологія річок української частини басейну Тиси є закінченою і інтеркаліброваною (угодженою) з типологіями, що були розроблені в інших країнах басейну Тиси. Фактично вона є абіотичною, оскільки не використовувалися біологічні дескриптори. В подальшому вона потребуватиме верифікації за допомогою біологічних і гідрохімічних чинників.

Третій розділ роботи присвячений методиці гідроморфологічної оцінки річок. Гідроморфологічна оцінка базується на принципі, за яким найвищий клас досягається при максимально можливому наближенні сучасних фактичних гідроморфологічних умов до референційних. Референційні умови - це первинний стан річки до того, як вона зазнала антропогенного впливу.

Основною одиницею при проведенні гідроморфологічних досліджень є ділянка обстеження (ДО), яка поділяється на 5 відрізків обстеження (ВО) рівної довжини. Обстеженню підлягають русло річки, обидва береги та приберегова зона і заплава. Результати досліджень ВО оцінюються за бальною шкалою від 1 (найвищий) до 5 (найгірший) по кожному з параметрів. Для басейну Тиси застосовано дискретне розміщення ДО на річках, які розташовані на характерних (репрезентативних), з огляду на гідроморфологічні особливості та з урахуванням господарської діяльності ділянках річкових водних об'єктів.

Алгоритм реалізації методики гідроморфологічної оцінки річок басейну Тиси можна представити наступним чином. Змістовно цей алгоритм, представляє собою реалізацію всіх основних положень стосовно ідеології гідроморфологічної оцінки річок української частини басейну Тиси. Сутність даного алгоритму полягає не лише у встановленні послідовності дій щодо визначення гідроморфологічної оцінки річки, а й у системному підході щодо накопичення гідроморфологічної інформації, яка б дозволила обґрунтувати мережу гідроморфологічного моніторингу і розробку заходів щодо збереження, а за потреби і відновлення доброго гідроморфологічного стану річки.

Перший етап оцінки стосується підготовчих робіт, пов'язаних з попередньою оцінкою та вибором ДО на річці та проведенні польових досліджень, за матеріалами яких встановлюється відповідний клас гідроморфологічного стану.

Наступний етап підпорядковується власне визначенню гідроморфологічного класу. Гідроморфологічна характеристика виконана за п'ятьма класами згідно європейського стандарту CEN 14614.

Граничні значення класів, які були встановлені в методиці Словацької Республіки (2005), нами були відкориговані і збільшені до сотих долей, що дозволило уникнути невизначеності у випадку, коли розраховане значення знаходилося між класами. Такий підхід є особливо важливим при встановленні значень показників між добрим та задовільним класами, коли йдеться про різні системи заходів стосовно збереження або відновлення гідроморфологічного стану.

Оцінка гідроморфологічних параметрів річок включає відомі в країнах ЄС протокольні дослідження місцевості та гідроморфологічної оцінки ДО річки.

Протокол дослідження місцевості містить параметри, що в цілому дозволяють охарактеризувати географічне місцезнаходження річки, показники її русла і долини, приберегову зону і заплаву та водозбірний басейн.

Показники, що входять до протоколу гідроморфологічної оцінки, диференціюються за чотирма основними категоріями і характеризують гідроморфологічну структуру річки на певній ДО. Це - основні параметри русла (звивистість, тип, спрямлення), внутрішні характеристики потоку (елементи дна, донні відклади, коливання ширини русла, типи потоку, залишки дерев), параметри берега і приберегової зони (природна приберегова рослинність, берегоукріплення, профіль берега) та характеристика заплави (ступінь затоплення, природна рослинність та землекористування). Всього було задіяно 14 параметрів (згідно протоколу гідроморфологічної оцінки Словаччини (2005), які оцінюються за п'ятибальною шкалою як середнє значення і порівнюються зі значеннями гідроморфологічних класів.

Отримані в дискретному відношенні оцінки гідроморфологічного стану річки дозволяють з урахуванням комплексу попередніх досліджень скласти уяву про загальні зміни гідроморфологічного класу всієї річки.

Крім гідроморфологічної оцінки річок, пропонується виконувати оцінку їх гідрологічного режиму з метою виявлення відмінностей сучасних гідрологічних характеристик від референційних. На базі словацького підходу - це оцінка змін середнього і мінімального стоку, амплітуди коливань рівнів води та частоти коливань стоку. Враховуючи паводковий режим річок басейну Тиси, введено оцінку змін максимального стоку відносно референційних умов його формування. Це дозволило вже за п'ятьма параметрами визначати показник гідрологічного режиму за п'ятибальною шкалою.

До алгоритму реалізації методики гідроморфологічної оцінки річок басейну Тиси нами запропоновані ще дві складові, які характеризують склад донних наносів та оцінку процесів руслоформування. Вони дають змогу більш об'єктивно і комплексно проводити гідроморфологічну оцінку екологічного стану річок.

Формування складу донних наносів є важливою складовою гідроморфологічної оцінки. Воно відтворює просторово-часову динаміку руслових процесів в річках, утворює захисний шар русла (самовимощення), який зберігає форму русла під час проходження пасивних і, частково, активних паводків. В залежності від типу русла, крупність наносів виступає інтегруючою характеристикою гідроекологічного стану річки (розмивання або замулення). Порушення умов формування складу донних наносів, як складової гідроморфологічної оцінки, є підставою для перегляду (уточнення) її протокольних результатів.

Дослідження процесів руслоформування базуються на визначенні умов проходження руслоформуючих витрат води в межах брівок берегів (bankfull). Морфометричні та динамічні показники системи «потік-русло» визначають тип русла та гідроморфологічний стан русел і заплав річок і дозволяють обґрунтувати розповсюдження типів русел річок басейну Тиси та узгодити їх з формуванням складу наносів.

Третій блок алгоритму представляє собою практичне застосування результатів гідроморфологічної оцінки. Перш за все, це стосується узагальнення і накопичення результуючої інформації стосовно фізико-географічних, гідроморфологічних, гідрологічних параметрів, оцінки донних наносів та процесів руслоформування для даної ДО річки. Це вкрай необхідна інформація з огляду на недосконалість існуючого моніторингу вказаних характеристик.

Тісний зв'язок з попереднім має наступний блок, який стосується системи гідроморфологічного моніторингу. Для річок України, і української частини басейну Тиси зокрема, цей вид моніторингу є новим, і тому він потребує детального аналізу та узагальнення.

Гідроморфологічний моніторинг (ГММ) має на меті проведення систематичних досліджень процесів руслоформування і функціонування руслозаплавного комплексу на репрезентативних ділянках річок. У структурному відношенні ГММ може бути реалізований на трьох рівнях: базовому, басейновому та національному, які включають в себе збір даних, закладання гідроморфологічних створів (ГМС) та виконання спостережень на них, формування банку даних, узагальнення інформації та оцінку гідроморфологічного стану і прийняття управлінських рішень.

Частота спостережень при реалізації ГММ базується на методологічних положеннях ВРД. Разом з тим, з урахуванням паводкового режиму частота визначення гідрологічних показників є постійною, параметрів потоку і морфологічних показників - після проходження активних руслоформуючих і вищих за них паводків, а в разі їх відсутності - 1 раз в 6 років.

Заключним моментом в даному алгоритмі є планування заходів із збереження та відновлення доброго гідроморфологічного стану річок. Воно базується на комплексних результатах гідроморфологічної оцінки ДО річки. План може бути розроблений для окремих елементів саморегулюючої системи «потік-русло-заплава» з виділенням першочергових та перспективних завдань.

Алгоритм реалізації гідроморфологічної оцінки екологічного стану річок басейну Тиси є достатньо уніфікованим, що дозволяє його використання для різних типів водотоків не лише вказаного басейну, а й для всього екорегіону Карпати.

У четвертому розділі представлені результати досліджень гідроморфологічного стану річок української частини басейну Тиси. Для їх проведення було обрано два річкових суббасейни Тиси - Ужа та Боржави, кожен з яких має площу більш 1 000 км2 та характеризуються різноманіттям природних, зокрема гідроморфологічних, характеристик. До того ж вони знаходяться в двох різних районах басейну Тиси як з огляду виділення її ділянок, так і з огляду на процеси руслоформування, що також обумовлює обґрунтованість їх вибору. Обидві річки беруть свій початок в горах, проте нижня їх частина знаходиться на низовині, при цьому вони протікають в породах різного походження. Крім того, річки вказаних суббасейнів відносяться до різних типів і дозволяють досить репрезентативно відобразити гідроморфологічний стан більшості річок басейну Тиси в межах України.

Базуючись на вищезазначених методичних положеннях, були виконані дослідження річок басейну Ужа з метою їхньої гідроморфологічної оцінки (Ободовський, Ярошевич, 2006), а саме 16 річок і струмків басейну. Всього обрано 24 ділянки обстеження (ДО), з яких 5 на самому Ужі, 3 на Люті, 2 на Тур'ї, 2 на Туриці та по одному на інших водотоках. Необхідно відмітити, що ДО призначались в таких місцях, щоб мати змогу визначити як референційні умови річок , так і об'єктивно відобразити гідроморфологічний стан водотоків вказаного басейну.

Гідроморфологічна оцінка екологічного стану річок басейну Ужа в цілому характеризується «відмінним» (18 ДО) та «добрим» (5 ДО) класом . Лише в одному випадку (р. Уж - с. Сторожниця) ДО має місце «задовільний» клас. Найменші зміни притаманні потоку, а найбільші - характерні для заплави. Результати гідрологічної оцінки вказаних ділянок обстеження дали подібні, але дещо кращі значення (лише 4 ДО мають «добрий» клас), що свідчить про відсутність негативних змін в гідрологічному режимі цих водотоків. Дослідженнями виявлені 4 ДО, які мають референційні умови стосовно гідроморфологічного стану річок басейну (всі вони знаходяться у верхів'ях річок). Встановлено, що з гідроморфологією русел тісно пов'язаний і гранулометричний склад руслових наносів. Найкрупніший алювій характерний для верхів'їв, де гідроморфологічні умови близькі до рефенційних. У верхніх і середніх течіях характерним для русел є шар самовимощення. Формування руслового алювію залежить від гідравлічних, морфометричних та гідрологічних характеристик русел річок, а також проходження активних руслоформуючих паводків. Цими чинниками обумовлені процеси руслоформування і типи русел річок. Вказані закономірності добре відображаються на узагальнюючій схемі оцінки гідроморфологічного стану річок басейну Ужа. У басейні р. Уж закладено 48 гідроморфологічних створів, які утворюють мережу гідроморфологічного моніторингу і можуть бути використані для наукових і практичних цілей.

В басейні Боржави було досліджено головну річку та її основні притоки: Великий Звор, Кушниця, Васькова, Бронька (Бронецька Ріка), Бистра, Іршава.

Всього було обрано 9 ділянок обстеженнь, з яких 4 - на Боржаві, 2 - на Іршаві, по одній на Васьковій, Бронці (Бронецькій Річці) і Бистрій.

За результатами гідроморфологічної оцінки річок басейну Боржави встановлено, що для більшості водотоків клас гідроморфологічного стану є «відмінним» (7 ДО) і лише в двох випадках він є «добрим». Як і для річок басейну Ужа, найбільш негативні зміни класу характерні для заплави. Натомість гідрологічні характеристики гідроморфологічного стану суттєво відрізняються: для 6 ДО - «відмінний» клас, для 1 ДО - «добрий», для 2 ДО - «задовільний». Це пов'язано з одамбуванням русел річок Боржави та Іршави. Оцінка відібраного на ДО річкового алювію засвідчує наявність як яскраво вираженого шару самовимощення (верхів'я річок), так і певну відсутність захисного шару донних наносів (нижня течія Боржави). Така ситуація доволі чітко обумовлена відповідними морфометричними, гідравлічними та гідроморфологічними параметрами русел досліджуваного річкового басейну, які в сукупності визначають їх тип. Ці закономірності добре відображаються на узагальнюючій схемі оцінки гідроморфологічного стану річок басейну Боржави. Створена мережа ГММ для басейну цієї річки налічує 18 ГМС і дозволяє проводити комплекс гідроморфологічних спостережень.

Оцінка екологічного стану та його складових (біологічної, фізико-хімічної та хімічної і гідроморфологічної) є основою плану управління будь-яким річковим басейном, в тому числі і басейном Тиси. План управління, в свою чергу, має включати в себе заходи з підтримки, збереження та покращення екологічного стану всіх водних об'єктів.

У випадку, коли гідроморфологічний стан річкових водних об'єктів відноситься до «відмінного» або «доброго» класів, то для них розробляються заходи по його збереженню. Серед них систематичні обстеження ДО, виявлення змін господарювання і селітебного навантаження в руслозаплавному комплексі, виявлення змін руслових форм, фіксація зведення нових руслорегулювальних протипаводкових споруд та нових комунікацій, виявлення змін рослинного покриву тощо.

Серед всіх досліджених ДО в басейнах річок Уж і Боржава найгіршими показниками характеризується заплава, яка в деяких випадках має третій «задовільний» і навіть четвертий «поганий» класи. Саме для заплави можна рекомендувати наступні заходи з відтворення її доброго гідроморфологічного стану: зменшення площ розораних земель, покращення водопропускної здатності шляхом зменшення штучної шорсткості (забудови, гідротехнічні споруди, комунікації, включаючи мостові переходи), збільшення водопропускного коридору.

Другою групою параметрів, що не завжди відповідають вимогам «доброго» класу гідроморфологічного стану для річок басейнів Ужа і Боржави є берег і приберегова зона. Особливо це стосується ділянок річок, що розташовані на низовині. Для вказаних параметрів можна рекомендувати такі заходи із їх відтворення: кріплення берегів проводити лише в випадках безальтернативних рішень для їх захисту; штучне берегоукріплення має бути дискретним і проводитись лише на тій частині берега, яке найбільш піддатливе руйнуванню; ширше використовувати природні деревонасадження для кріплення берегів; суворо дотримуватись положень про берегові захисні смуги та приберегові водоохоронні зони і звести до мінімуму господарську діяльність та проводити відновлення природної рослинності в прибереговій зоні.

Висновки

Аналіз методичних та керівних документів з гідроморфологічної оцінки річкових водних об'єктів країн ЄС і накопичений досвід вітчизняних досліджень в Українських Карпатах дозволив обґрунтувати для річок басейну Тиси основні положення їх гідроморфологічної оцінки та запропонувати її визначення та схему реалізації. Встановлено, що складовими цієї схеми є юридичне та методологічне забезпечення, ідентифікація та типологія річок, методика гідроморфологічної оцінки, гідроморфологічний моніторинг та управління гідроморфологічним станом річок.

Ідентифікація водних об'єктів української частини басейну Тиси, яка була проведена з урахуванням методологічних підходів, що використовуються в різних країнах річкового басейну дозволила виділити всі категорії водних об'єктів в басейні. Зокрема, ідентифіковано істотно змінені водні об'єкти для річкових басейнів з площею водозбору більш 1 000 кмІ. При цьому були уточнені головні гідрографічні характеристики річкового басейну, а саме площа басейну, довжина річки (включаючи транскордонні ділянки), районування її водозбірного басейну.

Запропонована типологія річок української частини басейну Тиси, яка дозволила виділити 12 абіотичних типів річок за чотирма дескрипторами з числа обов'язкових (площа та висота водозбору, геологія) та одного додаткового (середній розмір руслових донних наносів). Типологія української частини басейну Тиси є узгодженою з типологіями сусідніх країн басейну.

Для річок України вперше запропонована методика гідроморфологічної оцінки річок на прикладі басейну Тиси, що дозволяє визначити гідроморфологічний показник та клас річки за кількісними критеріями на репрезентативних ділянках та в цілому. В методику введені нові положення, що враховують природну специфіку річок української частини басейну Тиси, а також уточнюють процедуру виконання досліджень та включають загальноприйняті в країні поняття та терміни. Зокрема запропоновано додатковий параметр для оцінки гідрологічного режиму (максимальний стік), визначено ширину заплави гірських річок, що підлягає дослідженню, уточнені граничні значення гідроморфологічних класів тощо. До схеми реалізації гідроморфологічної оцінки річок басейну Тиси долучено два нових елементи: аналіз складу донних наносів та оцінка процесів руслоформування із визначенням типів русел. Вони гармонійно доповнюють методичні підходи щодо комплексної гідроморфологічної оцінки річкових водних об'єктів.

Розроблений алгоритм реалізації гідроморфологічної оцінки річок басейну Тиси дозволяє уніфікувати її послідовність щодо гідроморфологічної оцінки річок, накопичення гідроморфологічної інформації, обґрунтувати мережу гідроморфологічного моніторингу і розробити заходи щодо збереження доброго або відмінного та відновлення доброго гідроморфологічного стану річки. Обґрунтовані основні положення реалізації системи гідроморфологічного моніторингу річок басейну Тиси. Його структура має три рівні реалізації. Найнижчою ланкою ГММ є гідроморфологічний створ, для якого встановлені структура паспорту та алгоритм виконання польових досліджень при його закладанні. Запропоновано частоту визначення гідроморфологічних параметрів з урахуванням паводкового режиму формування стоку та його впливу на морфологію русло-заплавного комплексу річок.

Встановлено, що гідроморфологічна оцінка річок басейну Ужа в цілому характеризується «відмінним» (18 ділянок обстеження із 24) та «добрим» (5 ділянок обстеження) класом. Лише в одному випадку (р. Уж, с. Сторожниця) має місце «задовільний» клас. Найбільші негативні зміни у цьому контексті мають місце на заплаві. Результати гідрологічної характеристики вказаних ділянок обстеження є подібними, що обґрунтовує відсутність негативних змін в гідрологічному режимі цих водотоків. Виявлені 4 ділянки обстеження, які мають референційні умови стосовно гідроморфологічного стану річок басейну (всі вони знаходяться у верхів'ях річок). В басейні р. Уж закладено 48 гідроморфологічних створів, які утворюють мережу гідроморфологічного моніторингу. Встановлено, що з гідроморфологією русел тісно пов'язаний і гранулометричний склад руслових наносів. Формування руслового алювію залежить від гідравлічних, морфометричних та гідрологічних характеристик русел річок та їх типів, а також проходження активних руслоформуючих паводків.

За результатами гідроморфологічної оцінки річок басейну Боржави встановлено, що для більшості водотоків її клас є «відмінним» (7 ділянок обстеження із 9) і лише в двох випадках він є «добрим». Найбільш негативні зміни стану характерні для заплави. Гідрологічні характеристики гідроморфологічного стану суттєво відрізняються: для 6 ділянок обстеження - «відмінний» клас, для 1 - «добрий», для 2 - «задовільний». Це пов'язано з одамбуванням русел річок Боржави та Іршави. Створена мережа ГММ басейну цієї річки налічує 18 ГМС. Оцінка річкового алювію засвідчила наявність як яскраво вираженого самовимощення, так і певну відсутність захисного шару донних наносів. Така ситуація доволі чітко обумовлена відповідними морфометричними, гідравлічними та гідроморфологічними параметрами русел досліджуваного річкового басейну.

Серед заходів, спрямованих на збереження та покращення гідроморфологічного стану запропоновано два підходи. Для «відмінного» та «доброго» класу наведено обґрунтовані заходи з підтримки та збереження цих класів та недопущення їх погіршення. Для «задовільного» та гірших класів пропонуються заходи з відтворення або покращення гідроморфологічного стану річок.

Список опублікованих автором праць за темою дисертації

Монографії:

1. Планирование системы совместного управления водными ресурсами бассейна р. Припять / [Апацкий А. Н., Васенко А. Г., ... Ярошевич О. Є. и др.] // Мониторинг, использование и управление водными ресурсами бассейна р. Припять / под. общ. ред. М. Ю. Калинина и А. Г. Ободовского -- Минск : Белсэнс, 2003. -- Гл. 9, [разд.] 9.4. -- С. 263--269. (Особистий внесок автора -- 20%, виділення основних проблем, розроблення питань використання водоживильної системи Дніпро-Бузького каналу).

2. Ободовський О.Г. Гідроморфологічна оцінка якості річок басейну Верхньої Тиси / Ободовський О. Г., Ярошевич О. Є. -- К. : Інтертехнодрук, 2006. -- 70 с. (Особистий внесок автора -- 45%, основні методологічні положення Водної Рамкової Директиви ЄС, розроблення типології річок басейну Верхньої Тиси, виконання експедиційних досліджень, уточнення протокольних аспектів методики гідроморфологічної оцінки річок).

Статті:

3. Ободовський О. Г. Аналіз руслових процесів та рекомендації щодо управління русло-заплавним комплексом на передгірно-рівнинній ділянці Тиси / О. Г. Ободовський, В. В. Онищук, О. Є. Ярошевич // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. -- 2005. -- Т. 7. -- С. 69--88. (Особистий внесок автора -- 25%, здобувачем проведений відбір алювію та побудова кумулятивних кривих, розроблений та реалізований другий етап гідроморфологічного досліджень, пов'язаних з польовими роботами, розроблений ряд рекомендацій і пропозицій щодо удосконалення управління русло-заплавним комплексом).

4. Ободовський О. Г. Методичні засади гідроморфологічної оцінки якості річок Українських Карпат / Ободовський О. Г., Ярошевич О. Є. // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. -- 2006. -- Т. 11. -- С. 37--45. (Особистий внесок автора -- 40%, здобувачем уточнені підходи щодо виділення гідроморфологічних класів, оцінки параметрів гідрологічного режиму, реалізації цих положень на річках басейну Ужа).

5. Коноваленко О. С. Застосування ГІС для проведення оцінки гідроморфологічної якості річок басейну Ужа / Коноваленко О. С., Ободовський О. Г., Ярошевич О. Є. // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. -- 2007. -- Т. 12. -- С. 72--78. (Особистий внесок автора -- 30%, здобувачем запропоновані основні блоки ГІС для басейну Ужа, проведено гідроморфологічну оцінку якості річок басейну).

6. Результати аналізу гідроморфологічної якості річок екорегіону Карпат на прикладі басейну Ужа / Ободовський О. Г., Онищук В. В., Коноваленко О. С., Розлач З. В., Ярошевич О. Є. [та ін. ] // Матеріали науково-практичної конференції "Вода і довкілля" V Міжнародного водного Форму "AQUA UKRAINE-2007" / М-во охорони навколиш. природ. середовища України [та ін.]. -- К., 2007. -- С. 12--17. (Особистий внесок автора -- 20%, здобувачем уточнені та реалізовані основні методичні підходи щодо оцінки гідроморфологічного стану річок басейну Ужа).

7. Ярошевич О. Є. Типологія річок басейну Тиси / О. Є. Ярошевич // Фізична географія і геоморфологія. -- 2007. -- Вип. 52. -- С. 115--127.

8. Ярошевич О. Є. Ідентифікація річкового басейну Тиси в межах України / Ярошевич О. Є. // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. -- 2008. -- Т. 14. -- С. 55--61.

9. Ободовський О. Г. Оцінка гідроморфологічного стану річок басейну Ужа за даними моніторингових досліджень та комплексу руслових розрахунків / Ободовський О. Г., Онищук В. В., Ярошевич О. Є. // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. -- 2008. -- Т. 15. -- С. 77--86. (Особистий внесок автора -- 25%, виконана обробка матеріалів експедиційних досліджень та розроблена комплексна карта оцінки гідроморфологічного стану річок басейну Ужа).

Тези доповідей:

10. Ободовський О. Проблеми управління водними ресурсами басейна Тиси / Ободовский О., Ярошевич О., Шумахер Н. // Матеріали науково-практичної конференції ІІІ Міжнародного водного форуму "АКВА Україна--2005" / М-во охорони навколиш. природ. середовища України [та ін.]. -- К., 2005. -- С. 74--76. (Особистий внесок автора -- 30% -- збір та обробка вихідної інформації, висвітлення ряду питань щодо управління водними ресурсами річок басейна Тиси).

11. Ободовский О. Г., Типологія та методика гідроморфологічної оцінки якості річок басейну верхньої Тиси / Ободовський О. Г., Ярошевич О. Є. // Гідрологія, гідрохімія, гідроекологія : матеріали 3-ої Всеукр. наук. конф., 15--17 листоп., 2006, Київ / Укр. н.-д. гідрометеорол. ін-т МНС України та НАН України [та ін.]. -- К., 2006. -- С. 17--18. ( Особистий внесок автора -- 50% -- розроблення типології річок басейну Тиси і деяких положень методики гідроморфологічної оцінки цих водотоків).

12. Obodovsky O. Hydromorphological assessment of Tisza river quality within Ukraine / Obodovsky Olexandr, Iarochevitch Alexei // XXIII Conference of the Danubian countries on the hydrological forecasting and hydrological bases of water management, 28--31 August 2006, Beograde : сonference abstracts / National Committee of Serbia for the International Hydrological Programme of UNESCO [et al.]. -- Beograde, 2006. -- P. 109.

13. Iarochevitch A. Flood risk assessment and management in Zakarpatska oblast, Ukraine / Iarochevitch Alexei // Achieving Technological Innovation in Flood Forecasting : International conference on Innovation, advances and implementation of flood forecasting technology, 17-19 October 2005, Tromsш : conference papers / FLOODMAN. -- Tromsш, 2005. -- P. 83.

14. Iarochevitch A. Flood risk assessment and management in Ukrainian part of Tisza river basin / Iarochevitch Alexei // Beyond the River -- Sharing benefits and responsibilities : World Water Week in Stockholm, 20--26 August 2006 : abstract volume / Stockholm International Water Institute. -- Stockholm, 2006. -- P. 337--338.

Анотація

Ярошевич О. Є. Гідроморфологічна оцінка екологічного стану річок басейну Тиси в межах України.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.07-гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія.- Географічний факультет Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Київ, 2008

Дисертацію присвячено дослідженню гідроморфологічних параметрів річок української частини басейну Тиси, їх оцінці як складової екологічного стану.

Обґрунтовано основні положення гідроморфологічної оцінки річок, запропоновано її визначення і схему реалізації. Уточнені головні гідрографічні характеристики басейну Тиси. Проведено ідентифікацію водних об'єктів за відповідними категоріями. Виконано типологію річок басейну Тиси, в якій основними дескрипторами є площа та висота водозбору, геологія та середній розмір руслових донних наносів. Запропоновано методику гідроморфологічної оцінки річок, яка дозволяє за кількісними критеріями визначити гідроморфологічний показник та клас річки на репрезентативних ділянках та в цілому. Вона включає декілька нових положень та нових елементів. Обґрунтовано систему гідроморфологічного моніторингу. Виконано гідроморфологічну оцінку річок двох суббасейнів Тиси: Ужа та Боржави. Встановлено, що більшість річок відповідають відмінному та доброму класам. Запропоновано заходи з підтримки та збереження, а також з відтворення або покращення гідроморфологічного стану річок.

Ключові слова: гідроморфологічна оцінка, екологічний стан, водний об'єкт, ідентифікація, типологія, ділянка обстежень, склад наносів, процеси руслоформування, гідроморфологічний моніторинг.

Аннотация

Ярошевич А.Е. Гидроморфологическая оценка экологического статуса рек бассейна Тисы в пределах Украины.- Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата географических наук по специальности 11.00.07- гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия.- Географический факультет Киевского национального университета имени Тараса Шевченко, Киев, 2008

Диссертация посвячена исследованию гидроморфологических параметров рек украинской части басейна Тисы, их оценке как составляющих экологического статуса.

Обоснованы основные положения гидроморфологической оценки рек, предложено ее определение и схему реализации. Уточнены главные гидрографические характеристики бассейна Тисы. Проведено идентификацию водных объектов различных категорий. Выполнена типология рек бассейна Тисы, в которой основными дескрипторами выступают площадь и высота водосбора, геология и средний размер русловых донных наносов. Предложено методику гидроморфологической оценки рек, которая позволяет определить гидроморфологический показатель и класс реки на репрезентативных участках и в целом. Она включает несколько новых положений и элементов. Обоснована система гидроморфологического мониторинга. Выполнено гидроморфологическую оценку рек двух суббассейнов Тисы: Ужа и Боржавы. Установлено, что большинство рек отвечают отличному и хорошему классам. Предложены мероприятия для поддержки и сохранения, а также восстановления и улучшения гидроморфологического статуса рек.

Ключевые слова: гидроморфологическая оценка, экологический статус, водный объект, идентификация, типология, участок обследования, состав наносов, процессы руслоформирования, гидроморфологический мониторинг.

Summary

Iarochevitch O. E. Hydromorphological assessment of ecological status for rivers in Tisza basin within Ukraine. - Manuscript.

Thesis for an academic degree of the candidate of geographical science in the specialty 11.00.07 - land hydrology, water resources, hydrochemistry.- Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2008.

The thesis represents the study of hydromorphological parameters of rivers of Ukrainian part of the Tisza basin and their assessment as a part of ecological status determination using the proposed methodology. The thesis presents key elements of hydromorphological river assessment, their definition and order of implementation.

The main hydrographic characteristics of Ukrainian part of Tisza basin are clarified, namely area of the basin, length of the river, and zoning of its catchment. Identification of water bodies in the Tisza basin using the different categories (rivers, lakes and artificial water bodies) is conducted. For the first time, typology of the Tisza basin is done, using size and altitude of the basin, geology and average size of the riverbed sediments. As a result, 12 abiotic river types were identified.

Methodology of hydromorphological river assessment is proposed, which allows using quantitative criteria to calculate a hydromorphological index and status of a river at representative sites and in general. It includes several new statements to take into account natural specifics of rivers in Ukrainian part of Tisza basin. The additional parameters for assessment of hydrological regime (maximum discharge) are proposed, the width of floodplain of mountaineer rivers to be studied is clarified, threshold values of hydromorphological classes are identified. The methodology includes two new elements: analysis of sediments composition and assessment of the processes of riverbed establishment with identification of riverbed types. The main statements of the hydromorphological monitoring system in the Tisza basin are scientifically grounded.

Following the requirements of EU Water Framework Directive, hydromorphological assessment of the rivers of two sub-basins of Tisza: Uzh and Borzhava was conducted. The results of the study showed that the majority of the rivers belong to excellent and good classes. In the same time, the worst indexes are received due to parameters of floodplain and riparian zone. Maintenance measures for the rivers in excellent and good hydromorphological class and restoration measures for the rivers in moderate and bad hydromorphological status are proposed in the thesis.

Key words: hydromorphological assessment, ecological status, water body, identification, typology, survey unit, bottom sediments, riverbed formation, hydromorphological monitoring.

Размещено на Allbest.ru