Водные ресурсы рек и озер Еврейской автономной области - особенности формирования, Динамика, современное состояние и использование

УДК 556.182

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ РЕК И ОЗЕР ЕВРЕЙСКОЙ АВТОНОМНОЙ ОБЛАСТИ -ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ, ДИНАМИКА, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

А.В. Аношкин

Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, г. Биробиджан

В статье дается оценка состояния водных ресурсов (в количественном и качественном отношениях) в административных районах автономии в различные по увлажненности и водности годы при максимальных и минимальных среднемесячных расходах воды в реках различной обеспеченности, а также водообеспеченность населения в экстремальных условиях. Кроме этого, в рамках представленной работы уделено внимание изучению влияния на водные ресурсы хозяйственной деятельности и ее последствий.

Водные ресурсы принадлежат к природным богатствам, жизненно необходимым для человека и народного хозяйства.

В научной литературе водные ресурсы часто рассматриваются в среднем за год и по большим территориям -областям и краям, в лучшем случае - по бассейнам крупных рек. В этом отношении и Еврейская автономная область (ЕАО) не является исключением, имеющиеся работы и отчеты различных ведомств ориентированы в большей степени на рассмотрение водных ресурсов в целом по территории автономии, причем в среднем за многолетний период. В то же время для проектных разработок и водохозяйственного планирования используются обычно лимитирующие (экстремальные) значения ресурсов и по меньшим площадям, в частности по административным районам. Их недоучет при размещении производительных сил может отрицательно сказаться как на экологическом равновесии в пределах исследуемой территории, так и на самих производствах.

В связи с этим перед нами встала задача оценить состояние водных ресурсов (в количественном и качественном отношениях) в административных районах автономии в различные по увлажненности и водности годы при максимальных и минимальных среднемесячных расходах воды в реках различной обеспеченности, а также водообеспеченность населения в экстремальных условиях. Кроме этого, в рамках представленной работы уделено внимание изучению влияния на водные ресурсы хозяйственной деятельности и ее последствий.

Речной сток, характеризующий водообеспеченность той или иной территории, формируется под влиянием многих факторов, среди которых доминируют атмосферные осадки и режим увлажнения территории, а также геологическое и геоморфологическое строение. Климатические особенности рассматриваемой территории, влияние муссонов обусловливают достаточно неравномерное выпадение осадков в течение года, приводя к формированию четко выраженных фаз гидрологического режима на водотоках и водоемах области. Проявления многолетней мерзлоты в северных районах сказывается на инфильтрационных свойствах грунтов и особенностях поверхностного стока.

Неоднородность рельефа территории ЕАО ведет к формированию различных типов водотоков: горных,

равнинных и переходных (полугарных). В пределах области выделяется несколько подтипов водотоков:

1. Горные реки

1.1 временные водотоки крутосклонных У-образных распадков;

1.2 постоянные водотоки малых и средних эрозионных форм:

1.2.1 постоянные водотоки крутосклонных долин с У-образным поперечным профилем;

1.2.2 постоянные водотоки пологосклонных долин с У-образным поперечным профилем;

1.2.3 постоянные водотоки долин с и-образным поперечным профилем и плоским днищем;

1.2.4 постоянные водотоки долин с ящикообразным поперечным профилем и широким днищем.

1.3. реки магистральных долин, расчленяющие горные массивы

2. Реки и участки рек переходного типа (полу горные).

3. Равнинные реки Среднеамурской низменности:

3.1 распространение рек (участков) с галечными, разветвленными руслами;

3.2 распространение рек (участков) с песчаными руслами и развитыми меандрами на разных стадиях формирования;

3.3 распространение рек (участков) с песчаными (преимущественно мелко- и среднезернистый песок), распластанными руслами.

Такая выраженная неоднородность рек по условиям протекания оказывает влияние на водность рек, интенсивность фаз гидрологического режима, качество водных ресурсов и т.д.

Гидрографическая сеть Еврейской автономной области представлена в основном малыми реками длиной менее 10 км каждая и озерами с площадью водного зеркала до 1 км2 (табл. 1). Речная сеть хорошо развита в горных районах, показатель густоты речной сети здесь достигает 0,8 км/км2, и недостаточно - на равнинных территориях (Среднеамурская низменность), густота речной сети не превышает 0,3 км/км2. Как следствие, крайне неравномерное распределение речной сети по административным районам области: наибольшее количество рек отмечается в Облученском районе (55,5 %) и

Гидрографические характеристики рек и озер ЕАО [1]

Район Реки Озера

площадь, км2 кол-во средняя длина, км густота речной сети, км/км2 менее 10 км, в % от общего кол-ва кол-во площадь менее 1 км2, в % от общего кол-ва

Биробиджанский 4100 428 3.61 0.38 94.6 362 99.7

Ленинский 6100 387 4.40 0.29 92.5 209 99.5

Облученский 13300 2784 2.96 0.62 94.8 807 100.0

Октябрьский 6400 1205 1.71 0.32 95.6 852 100.0

Смидовический 5900 213 4.42 0.16 88.3 773 99.7

Всего 35800 5017 3.42 0.35 93.2 3003 99.8

Октябрьском (24 %), наименьшее - в Смидовическом (4,3 %). Средняя длина рек по территории изменяется от 1,71 в Октябрьском до 4,42 км в Смидовическом районах. К наиболее крупным рекам относятся: Амур -транзитная для ЕАО, Большая Бира, Биджан, Тунгуска, Самара.

Озера Еврейской автономной области (около 3 тыс.) в основном небольшие, преобладают водоемы с площадью водного зеркала менее 1 км2 [2]. Их распространение по рассматриваемой территории неравномерное (табл. 1). Наибольшее количество озер находится в пределах Среднеамурской низменности и вдоль рек. По генезису котловин озера в основном гидрогенные (пойменные: озера-старицы и эрозионно-аккумулятивные; озера подтопления), встречаются органогенные водоемы.

Формирование пойменных озер связано с эрозионно-аккумулятивной деятельностью рек, весенним ледоходом и частично эоловыми процессами. В основном они отмечаются в поймах рек. Водный режим всех типов пойменных озер, в том числе и бессточных, учитывая их связь с рекой через рыхлые аллювиальные отложения поймы, определяется режимом рек, в долинах которых они расположены.

Органогенные озера своим происхождением обязаны развитию и формированию болотных массивов. Незначительные средние уклоны поверхности (Среднеамурская низменность), слабо расчлененный рельеф, наличие слоя плотных глин - все это способствует слабой проточности болота и формированию на определенной стадии его развития грядово-озеркового комплекса. Озера приурочены в основном к поверхности первой надпойменной террасы Амура в пределах Среднеамурской низменности.

Водный режим рек и озер ЕАО, как отмечалось ранее, формируется под влиянием особенностей климата территории - это наличие муссонов, которые обусловливают крайне неравномерное внутригодовое распределение стока рек области (рис. 1). Основная доля стока (до 67 %) приходится на период летне-осенних паводков с максимумом (21 %) в августе, а минимум - на зимнюю межень (3 %). Данное соотношение стока не зависит от водности года. Таким образом, в водном режиме рек рассматриваемой территории четко прослеживаются следующие фазы: весеннее половодье, летне-осенние паводки и зимняя межень.

Для весеннего половодья характерны невысокие уровни, что связано с малоснежными зимами и недружным снеготаянием. Но в отдельные годы в марте-апреле выпадает большое количество осадков и во время

интенсивного потепления приток воды резко возрастает и реки, особенно промерзающие до дна в зимний период, выходят на пойму. Интенсивность подъема уровня воды во время половодья зависит от характера весны, в первые дни подъем составляет обычно 0,2-0,3 м/ сут и, постепенно увеличиваясь, достигает 0,7-1 м/сут, а иногда и более. Превышение максимума весеннего половодья над низким уровнем воды зимнего периода составляет в среднем для области 70-125 см. Объем весеннего стока для рек не превышает 20-25 % от годового. Продолжительность весеннего половодья не превышает 20-25 дней в северной части и 15-20 дней в южной части ЕАО.

Со второй половины лета, когда начинаются обильные дожди, наступает период следующих друг за другом паводков, разделяемых более или менее короткими межпаводочными периодами. Паводки представляют собой хорошо выраженные подъемы воды в виде одиночных или многовершинных пиков, разделяемых между собой периодами с относительно низкими уровнями. Паводки обусловлены обильными дождями, начинающимися со второй половины лета. Количество дождевых паводков зависит от размеров и расположения рек. Отдельные, значительные паводки формируются не просто дождями, а так называемыми паводкообразующими дождями повышенной интенсивности (ливнями) или длительности (обложные). Наиболее сильные паводки в области связаны с полярно-фронтовыми циклонами. Средний объем стока паводочного периода превышает 60 % годовых его значений.

Зимняя межень на реках ЕАО - наиболее длительная по продолжительности и в то же время маловодная фаза водного режима. Она наблюдается обычно с ноября с момента установления ледостава до апреля. Ледостав на большинстве рек области обычно начинается в конце октября - начале ноября. Осенний ледоход длит-

— — 50 %-н а я обеспеченность годового стока — 95%-ная обеспеченность годового стока

Рис. 1. Внутригодовое распределение стока рек ЕАО

Рис. 2. Кривые отклонений значений расходов воды от среднемноголетней

величины

ся 7-20 дней. Ледостав на реках устанавливается в 1-2 декадах ноября, продолжительность замерзания 10-12 суток.

Летняя межень на реках Еврейской автономной области, как правило, практически не выражена. Она наблюдается в маловодные годы, когда после прохождения на реках весеннего половодья происходит медленный спад воды в течение всего летнего периода.

Анализ минимальных расходов воды (рис. 3) показывает, что при достаточно значительных колебаниях годовых расходов воды по годам (рис. 2) величины минимальных значений как открытого, так и закрытого русла относительно постоянны, превышая среднемноголетние показатели (22,7 м3/с - теплый период, 0,36 - зимний период) в десятки раз. Кроме того, следует отметить такую особенность: минимальный расход воды в холодный период для большинства малых и средних рек области вследствие промерзания водотоков до дна равен нулю.

Таким образом, обзор природных условий рассматриваемой территории позволяет говорить о неравномерном распределении водных ресурсов автономии во времени и пространстве. То есть, во-первых, отмечается четко выраженная сезонность в формировании запасов воды на территории области: зимой на многих реках наблюдаются длительные (до 4-5 месяцев) маловодные периоды, вплоть до полного прекращения стока, летом - дождевые паводки большой высоты. Во-вторых, геоморфологические особенности рельефа ведут к неравномерному распределению водотоков по территории, формируются районы повышенной местами избыточ-

ной водообеспеченности - горные территории и пониженной - равнинные участки.

При оценке водных ресурсов территории особое внимание необходимо уделять динамике многолетних характеристик речного стока, к которым относятся: норма годового стока, максимального и минимального (отдельно для теплого и холодного периода) стока.

На примере двух крупных рек области (рр. Бира и Биджан) рассмотрим колебания нормы годового стока (среднее многолетнее значение) за последние восемь лет. Норма годового стока реки Бира (река-пост - г. Биробиджан) составляет 98,2 м3/с, реки Биджан (река-пост -с. Биджан) - 57,1 м3/с. Анализ отклонений значений годовых расходов воды от среднемноголетней величины (рис. 2) на указанных реках показывает четко выраженные колебания стока, имеющие определенную синхронность. За рассматриваемый период отклонения расходов воды от многолетней величины стока более выражены в маловодных годах, превышая аналогичные показатели для годов повышенной водности на 2-3 порядка. По данным А.М. Мордовина [1], для рек территории Еврейской автономной области, и в частности для р. Бира, характерно наличие следующих друг за другом циклов повышенной и пониженной водности, протяженностью от 5 до 15 лет. В рамках же рассматриваемого нами интервала времени данная закономерность отчетливо не проявляется, что может свидетельствовать об изменении физико-географических условий в пределах водосборов рек или характере увлажнения территории.

Помимо динамики среднемноголетних значений годового стока, как отмечалось ранее, особое внимание

Рис. 3. Динамика минимальных расходов воды р. Бира.

Условные обозначения: 1 - минимальный многолетний расход воды открытого русла (теплый период); 2 -минимальный многолетний расход воды закрытого русла (холодный период); 3 - минимальные годовые расходы воды открытого русла; 4 - минимальные годовые расходы воды закрытого русла

Водные ресурсы районов ЕАО, м /с

Среднегодовые Минимальные Минимальные

(средние за Среднегодовые Максимальные многолетние многолетние

Районы многолетний (обеспеченностью среднегодовые водные ресурсы водные ресурсы

период)водные 95%) водные ресурсы водные ресурсы открытого русла закрытого русла

ресурсы

Биробиджанский район 36,9

Облученский район 153

Ленинский район 37,6

Октябрьский район 59,7

Смидовичский район 21,2(1,831) 5,7 (0,492) - 6,8 (0,465) -

необходимо уделять лимитирующим (экстремальным) значениям водных ресурсов, таким как минимальные расходы воды открытого (теплый период года) и закрытого (холодный период) русла. На примере р. Бира рассмотрим динамику данных показателей (рис. 3).

Таким образом, Еврейская автономная область достаточно хорошо обеспечена водными ресурсами поверхностных водотоков, но в силу природных особенностей территории (характер климата, неоднородность рельефа, специфика геологического строения, преобладание в гидрографической сети водотоков малой и средней величины и т.д.) распределение данного ресурса неравномерно во времени и пространстве, обусловливая определенную специфику его использования.

Водные ресурсы принадлежат к природным богатствам, жизненно необходимым для человека и народного хозяйства. Для оценки водных ресурсов административных районов области использовался местный сток -расход воды, формирующийся в пределах территории автономии, приток со смежных территорий (транзитный сток реки Амур) не учитывался. Данные о водных ресурсах в среднем за многолетний и маловодный (95 %-ной обеспеченности) периоды для годовых и минимальный расходов воды отдельно за теплый и холодные сезоны представлены в табл. 2.

Анализ полученных данных (табл. 2) показывает, что максимальные значения водных ресурсов в средний по водности год наблюдаются в горных районах - Облу-ченском, Октябрьском. Данные районы либо мало обжиты (Октябрьский), либо население и производственная инфраструктура, как в случае с Облученским районом, распределены крайне неравномерно, создавая тем самым зоны повышенного воздействия на водные объекты. Наименьшие годовые водные ресурсы характерны для Смидовичского района. Водные ресурсы горных территорий распределены приблизительно равномерно по небольшим и средним водотокам, имеющим большую густоту, на равнинных территориях водные ресурсы приурочены к крупным рекам (Бира, Биджан, Тунгуска).

Аналогично распределение годовых ресурсов по районам и в маловодные (95 %-ной обеспеченности) годы, однако их абсолютные значения гораздо меньше, чем в среднем за многолетний период.

Удельный годовой сток административных районов (табл. 3) области изменяется в пределах 310-994 м3/ (сут*км2) в среднем за многолетний период и 83,5-437 м7(сут*км2) при водности рек 95 %-ной обеспеченности соответственно в Смидовическом и Облученском районах.

Таблица 3

Местный удельный сток административных районов ЕАО

Районы Площадь, км2 Г одовые ресурсы Минимальные среднегодовые ресурсы

1 2 теплый период холодный период

Биробиджанский 4100 771 352 181,2 2,7

Ленинский 6100 532,7 153 287,5 242,2

Облученский 13300 994 437 145,5 32

Октябрьский 6400 806 233,6 442,8 374

Смидовический 5900 310 83,5 99,5 -

Примечание: 1 - средни! за многолетний период, 2 - обеспеченностью 95 %

Таблица 4

Обеспеченность населения административных районов ЕАО водными ресурсами

Районы Площадь, км2 Население, тыс. чел. Г одовые ресурсы Минимальные среднегодовые ресурсы

1 2 теплый период холодный период

Биробиджанский 4100 89,8 35,5 16 8,3 0,12

Ленинский 6100 22,3 145,7 41,9 78,6 66,2

Облученский 13300 35,7 370,3 162,7 68,5 11,8

Октябрьский 6400 13,1 393,7 114 171,2 144,6

Смидовический 5900 27,9 65,6 17,6 16,6 -

Примечание: 1 - средни! за многолетний период, 2 - обеспеченностью 95 % 62

Рис. 4. Динамика фактического водопотребления в бассейне р. Бира

Водообеспеченность населения административных районов Еврейской автономной области за счет местных ресурсов в средний по водности год (табл. 4) колеблется в пределах от 13 тыс. м3/год, или 35,5 м3/сут в Биробиджанском районе до 143,7 тыс. м3/год, или 393,7 м3/сут, в Октябрьском районе. Данный показатель по России - 28,5 тыс. м3/год.

Водообеспеченность населения в маловодные годы (95 %-ной обеспеченности) в тех же районах (табл. 4) за счет местных ресурсов снижается до 5,7 тыс. м3/год, или 16 м3/сут и 41,6 тыс. м3/год, или 114 м3/сут соответственно. Характерно, что для горных территорий водообеспеченность остается относительно высокой.

Несмотря на относительно высокую водообеспеченность населения поверхностными водами в средние по водности годы, некоторые административные районы области (Биробиджанский, Смидовический) в отдельные периоды могут испытывать дефицит водных ресурсов, что связано с неравномерностью распределения речного стока в течение года по территории и отдельным рекам. В связи с этим исследование водных ресурсов при минимальных расходах воды, обычно принимаемых во внимание проектировщиками, является актуальной задачей. Анализ данных табл. 2 позволил выявить следующее.

Запасы местных водных ресурсов административных районов области и их отдельных участков в холодный период при минимальных расходах воды в реках резко уменьшаются, а в Биробиджанском и Смидовическом районе данный показатель снижается почти до нуля. Низкие значения водных ресурсов зимой, а для некоторых районов и летом обусловлены небольшим коэффициентом густоты речной сети районов, расположенных на равнинных участках, и промерзанием до дна абсолютного большинства малых, а для горных территорий и средних рек.

В соответствии с распределением водных ресурсов по административным районам автономии изменяется в маловодные периоды и удельный сток (табл. 3). Если в теплый период в среднем за многолетний промежуток времени этот показатель водных ресурсов изменяется в пределах 310-994 м3/(сут • км2), то при водности 95 %-ной обеспеченности этот интервал значительно меньше - 83,5-437 м3/(сут • км2). В зимний период удельный

сток соответственно снижается до нуля в Биробиджанском и Смидовическом районах.

Запасы водных ресурсов озер Еврейской автономной области незначительны, поскольку абсолютное большинство водоемов на рассматриваемой территории имеет площадь водного зеркала менее 1 км2 и уровневый режим, идентичный режиму рек: летом при низких уровнях воды в реках они пересыхаю, а зимой промерзают до дна.

Вторым важным аспектом, учитываемым при планировании водохозяйственных мероприятий, является качество и состояние водных ресурсов.

На сегодняшний день отмечается ухудшение качества воды практически на всех водотоках области, особенно крупных и средних. Основные загрязняющие вещества: фенолы, металлы (медь, цинк, никель, хром, свинец), нитраты, нефтепродукты, взвешенные частицы, а также микробиологическое загрязнение. Все это привело к тому что крупные водотоки (р. Хинган, р. Л. Хинган, Б. Бира, р. Кульдур) по индексу загрязненности воды из 3 класса «умеренно загрязненные» перешли в 4-5 класс «грязные».

Основные факторы, обусловливающие сложившуюся ситуацию - это, во-первых, трансграничное загрязнение со стороны КНР экологически опасными предприятиями химической, лесоперерабатывающей и металлургической промышленности. Во-вторых, низкий эффект очистки сточных вод в целом по области (по некоторым веществам очистка вообще не производится), износ очистных сооружений и канализационных сетей. В-третьих, резкое уменьшение, а местами и полное отсутствие водоохранных зон. В-четвертых, это нерегулируемые сбросы промышленных предприятий, особенно в верховьях рек (р. Сутара, р. Хинган, р. Куль-ДУР)-

Величина забора воды из поверхностных водотоков на нужды народного хозяйства в пределах Еврейской автономной области на сегодняшний день составляет в среднем от 4,5 до 11 % от общего водопотребления, основная доля водозабора приходится на подземные источники - до 90 %. Наибольшее водопотребление поверхностных вод в пределах автономии характерно для крупных населенных пунктов. Показатели фактического водопользования, на примере Облученского и Биро-

биджанского районов (бассейн р. Бира), представлены на рис. 4.

Видно, что за последние 7 лет величина забора воды из поверхностных водных объектов значительно сократилась, более чем в 25 раз. Падение объемов потребления воды из поверхностных источников, начиная с 2000 г. (фактически данное снижение началось в 1997-1998 гг.) можно объяснить спадом объемов производства, уменьшением выпуска сельхозпродукции, резким снижением поголовья скота. В 2004-2005 гг. значительно сократился забор воды из водотоков ЗАО «Золотая Сутара» в результате уменьшения объемов добычи золота.

В общей структуре водопользования поверхностные воды используются преимущественно в золотодобывающей промышленности (ЗАО «Золотая Сутара»), в рыборазводной отрасли (Тепловский рыбоводный завод), в небольших объемах в сельхозводоснабжении и идут на производственные нужды (промышленность строительных материалов, электроэнергетика).

Как видно, использование водных ресурсов поверхностных водотоков в пределах территории области для нужд населения, промышленности и сельского хозяйства невелико. В то же время современное качественное состояние водотоков и водоемов бассейна в результате хозяйственной деятельности из года в год ухудшается, что может в будущем определить критические ситуации и проблемы водопользования на рассматриваемой территории.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Водные ресурсы Хабаровского края. Хабаровск ДВО АН СССР, 1990. 173 с.

2. Природные ресурсы Еврейской автономной области / Под ред. В.И. Журниста, P.M. Коган, Т.Е. Кодяковой, Т.М. Комаровой, Т.А. Рубцовой и др. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН, 2004. 112 с.

In the article estimation of the water resources condition (in the quantitative and qualitative respect) in the administrative areas of an autonomy, in different according to the moisture and water content years at the maximum and minimum monthly average expenses of water in the rivers with various water level, as well as the supply with water. Besides, within the limits of the presented work the attention is paid to studying of the economic activities influence on water resources and its consequences.