Допустимое изъятие речного стока (Wди)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«МЕЖВЕДОМСТВЕННАЯ ИХТИОЛОГИЧЕСКАЯ
КОМИССИЯ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО НОРМИРОВАНИЮ ДОПУСТИМОГО
БЕЗВОЗВРАТНОГО ИЗЪЯТИЯ РЕЧНОГО СТОКА И
УСТАНОВЛЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТОКА
(ПОПУСКА)
Авторский коллектив:
д.г.н. Дубинина В.Г. (руководитель и ответственный
исполнитель) д.т.н. Косолапов А.Е., д.г.н. Коронкевич Н.И.,
д.б.н. Чебанов М.С.
Москва, 2009
Единой методической основой нормирования безвозвратного изъятия
речного стока (Wди) и установления экологического стока (Wэс) и
экологического попуска (Wэп) является принцип устойчивого
функционирования водных и околоводных (пойменных) экосистем и
сохранение условий естественного размножения организмов, при
которых сохраняется способность природных компонентов к
саморегуляции, то есть самоочищению и самовозобновлению.
Общие положения
Безвозвратное изъятие речного стока - уменьшение естественного
стока реки в результате различных видов антропогенного
воздействия на водные ресурсы (водозабор, создание водохранилищ
и прудов, переброска стока в другие бассейны рек,
агролесомелиорация и др.).
Допустимое изъятие речного стока (Wди) – максимальный объем
воды, безвозвратно изымаемый из реки, при котором сохраняются
условия устойчивого и безопасного функционирования водных и
околоводных экосистем.
Экологический сток (Wэс) – сток на незарегулированных участках
реки при допустимом безвозвратном изъятии речного стока,
обеспечивающий
условия
устойчивого
и
безопасного
функционирования водных экосистем.
Экологический попуск (Wэп) – попуск из водохранилища,
обеспечивающий
условия
устойчивого
и
безопасного
функционирования водных экосистем на участке реки ниже
водохранилища.
Экологический попуск формируется с учетом: рыбохозяйственного,
руслоформирующего, санитарного, а также других видов попусков
(расходов),
обеспечивающих
устойчивое
и
безопасное
функционирование водных и околоводных экосистем.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Нормативы безвозвратного допустимого изъятия речного стока
для поверхностных природных водных объектов устанавливаются
для:
•природного водного объекта, антропогенное воздействие на
который не привело к изменению его основных гидрологических и
морфологических характеристик;
•природного водного объекта, антропогенное воздействие на
который привело к изменению режима и характеристик речного
стока, но при этом сохранившего репродуктивный потенциал
водных биоресурсов.
•для водного объекта, абиотические и биотические характеристики
которого претерпели существенные изменения в результате
поступления части стока из других речных бассейнов для целевого
безвозвратного
использования,
но
сохранившего
или
восстановившего репродуктивный потенциал водных биоресурсов,
нормативы безвозвратного допустимого изъятия речного стока не
устанавливаются, а величина экологического стока определяется с
учетом современного состояния и требований устойчивого и
безопасного функционирования экосистем таких водных объектов.
•для водного объекта, абиотические и биотические характеристики
которого претерпели существенные изменения в результате
поступления части стока из других речных бассейнов для целевого
безвозвратного использования и не имеющих рыбохозяйственного
значения, величина экологического стока может устанавливаться
для условий естественной водности.
Экологические критерии, используемые при разработке норм
Wди, Wэс, Wэп и оценке степени нарушенности экосистем:
• условия естественного воспроизводства водных биологических
ресурсов и пойменной растительности;
•уровень биологической продуктивности экосистем;
•структура сообщества рыб, в т.ч. соотношение ценных и
малоценных видов рыб, темпы их роста;
•видовое разнообразие организмов, смена сообществ животных и
растений;
•состояние русла реки и поймы, процессы дельтообразования и др.
Для экологических критериев устанавливаются численные
значения основных параметров:
•расход, сток, скорость течения и уровни воды, а также их
внутригодовое распределение (гидрограф) в годы различной
водности;
•сроки весеннего половодья и паводков;
•площадь затопления поймы и дельты;
•характеристики водного режима русловых и пойменных
нерестилищ: скорость течения, глубина, температура воды и др.;
•уровенный режим, соленость воды, площади нагула молоди и
взрослых особей рыб и др. показатели для замыкающих водных
объектов;
•видовой состав, численность и биомасса планктонных и донных
организмов, динамика численности популяций рыб, характеристики
численности молоди конкретного года рождения, промысловый
возврат, запасы массовых и ценных видов рыб.
ОБЩИЙ АЛГОРИТМ РАСЧЕТА
На основе анализа связей естественных (восстановленных) гидрологических
характеристик реки с продуктивностью водных экосистем или с характеризующими ее
косвенными показателями находятся переломные точки (критический объем и расход
воды, Wкр и Qкр), соответствующие критическому состоянию водных экосистем. При
расходах и объемах воды, близких к критическим, происходит резкое ухудшение
условий и даже полное прекращение естественного воспроизводства промысловых и
других видов рыб, а также других водных и околоводных животных и растений.
Определяется исторически минимальный объем стока (Wист), в качестве которого
принимается восстановленный минимальный сток в год 99 % обеспеченности.
Среднемноголетний объем допустимого безвозвратного изъятия Wдиср. определяется
по формуле:
Wди ср. = Wкр – Wист ,
(1)
Допустимое безвозвратное изъятие речного стока в годы различной обеспеченности
(WДИр) определяется по формуле:
WДИp  WДИ ср 
Wp
Wср
(2)
где Wp – естественный (восстановленный) сток в годы различной обеспеченности;
Wср. – среднемноголетний естественный (восстановленный) сток.
Расчет величины допустимого безвозвратного изъятия речного стока в бассейне реки к
замыкающим створам водохозяйственных участков по стволу реки выполняется с
учетом установленной величины Wдиср. и Wдир с целом для бассейна и
коэффициентов пропорциональности Кi = Wi/Wзам. , где Wi – сток в i
водохозяйственном створе по стволу реки; Wзам. – сток в замыкающем створе бассейна
реки.
(3)
При установлении лимитов и квот забора водных ресурсов следует ориентироваться
на среднемноголетний объем допустимого безвозвратного изъятия речного стока
Wдиср и . . В многоводные и маловодные годы установленные величины лимитов и
квот могут корректироваться в пределах нормы допустимого безвозвратного изъятия
стока Wдир, определяемой по формуле (2, 3).
Исходя из установленной нормы Wдиp, рассчитывается экологический сток (Wэcр) и
экологический попуск (Wэпp) для лет различной водности.
В общем случае:
Wэсp = Wэпp =Wp-Wдиp
(4)
Расчет экологического попуска (Wэпp) в замыкающем створе расчетного
водохозяйственного участка ниже плотины водохранилища при наличии боковой
приточности осуществляется в следующем порядке:
•по формуле (4) определяется величина экологического стока;
•с учетом рыбохозяйственного, руслоформирующего, санитарного, навигационного,
энергетического и других видов попусков, а также боковой приточности на участке
формируется экологический попуск (Wэпp), осуществляемый из водохранилища и
обеспечивающий соблюдение (Wэсp).
Внутригодовое распределение Wдиp, Wэсp, Wэпp для лет различной обеспеченности по
стоку определяется в соответствии с гидрографом условно-естественного
(восстановленного) стока. Если в отдельные периоды межени расчетное безвозвратное
изъятие стока приводит к регулярному снижению скоростей течения до значений менее
0,2 м/с, величина Wдир должна быть снижена, и расчет повторен до достижения
приемлемых скоростей течения в межень. Для пересыхающих и перемерзающих рек
корректировка по скорости течения не обязательна.
В тех случаях, когда на каких-либо водохозяйственных участках в отдельные интервалы
времени расчетная величина санитарной проточности превышает экологический сток, в
качестве последнего принимается санитарный расход.
При определении Wди, Wэс, Wэп ключевой является задача определения критических
объемов (расходов) воды, методы определения которых подразделяются на две
основные группы:
1) методы, основанные на связи биологических и гидрологических характеристик
состояния экосистем;
2) методы критических гидроэкологических параметров, основанные на использовании
косвенных (в том числе абиотических) характеристиках состояния экосистем.
Методы анализа связей биологических и гидрологических
характеристик состояния экосистемы
Эти методы применяются для рек или их участков при наличии
многолетних данных наблюдений за гидрологическим режимом и
биопродуктивностью водных экосистем. Они являются основными для
водных объектов или отдельных их участков, имеющих особо важное
значение для воспроизводства массовых и ценных видов рыб.
При использовании этого метода по многолетним данным
устанавливаются зависимости между «урожайностью» поколений
(численностью сеголетков), численностью популяций, промысловым
возвратом рыб (или других водных животных) и параметрами речного
стока.
На основе полученных зависимостей определяется объем стока,
соответствующий критическим условиям (Wкр), когда естественное
воспроизводство минимально или практически не регистрируется.
Для рек, впадающих в замкнутые или полузамкнутые водные объекты, по
уравнениям связи между годовым объемом стока (или соленостью воды,
коррелирующей с объемом стока за несколько предшествующих лет) и
численностью популяций, промысловым возвратом рыб определяется
объем речного стока, не обеспечивающий условия нагула молоди и
половозрелых рыб в замыкающем гидрографическую сеть водном
объекте.
В тех случаях, когда критические величины речного стока,
характеризующие условия размножения рыб и условия их нагула в водном
объекте, замыкающем гидрографическую сеть различаются, принимаются
наиболее жесткие величины Wкр.
Для определения Wкр могут быть также использованы различные
апробированные модели, учитывающие связь между гидрологическими
характеристиками и показателями биологической продуктивности водных
объектов.
МЕТОДЫ КРИТИЧЕСКИХ ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ
Методы критических гидроэкологических параметров используются при
отсутствии надежных связей влияния гидрологического режима на
состояние экосистем. При этом в качестве показателей этого состояния
используются косвенные характеристики, при выборе которых
целесообразно выделять: русла рек, устья рек и дельтовые озера (лиманы).
Русла рек
Для русел рек наиболее значимыми в экологическом отношении
показателями являются расход и скорость течения воды. Для
рассматриваемых створов определяются скорость потока или расход воды,
соответствующие критическим значениям для водной экосистемы, при
которых не регистрируется процесс естественного размножения ценных и
массовых видов рыб и других водных животных в половодья, паводки, и
другие экологически значимые периоды, снижается транспортирующая
способность потока, нарушается процесс руслоформирования.
Определяется объем (расход) воды, соответствующий критическим
гидрологическим условиям воспроизводства (Qкр, Wкр) в период
нерестовых миграций, нереста и ската молоди ценных и массовых видов
рыб и других водных животных.
В качестве критической величины состояния русла реки в меженный
период можно использовать пороговое значение скорости руслового
потока, при которой русло не заиливается и не зарастает.
При превалирующей роли поймы в функционировании водной и
околоводной экосистем на конкретном рассматриваемом участке
показатель обводнения поймы может быть использован как основной для
установления критического стока.
Для малых рек и притоков основной реки, по которым отсутствует
соответствующая
информация,
за
Wкр
принимается
объем
восстановленного стока лет 96-97 % обеспеченности, сохраняющий
минимально допустимые условия функционирования речной экосистемы.
Устья рек
Для
устьев
рек критическим
гидрологическим
соответствуют такие расходы воды, при которых:
условиям
а) подошедшие на нерест производители рыб в предустьевой зоне
моря теряют ориентацию на сток пресной воды;
б) происходят необратимые процессы, ухудшающие водный режим в
микродельтах (нарушается баланс осадконакопления взвешенных
веществ, в результате чего начинается интенсивный процесс
формирования предустьевого бара и отчленение водотока (и его
рукавов от моря).
По данным учетных съемок проводится анализ динамики нерестовой
миграции проходных и полупроходных рыб и расходов воды (объема
стока) в устье и определяется критический расход воды (объем стока),
при котором не обеспечивается заход производителей рыб в устья рек.
Количественная оценка влияния изъятия стока на гидрографические
характеристики устьевых водотоков может быть дана по гидрологоморфометрическим зависимостям (скорость течения, глубина, ширина
от расхода воды в расчетом створе).
Пресноводные озера (лиманы)
Критические условия в дельтовых пресноводных озерах (лиманах)
складываются при отсутствии стока в море. Такая ситуация возникает при
снижении уровня воды в водоемах до морских отметок (прекращается
водообмен между озерами и морем) в результате снижения поступления
пресного стока. В этом случае речной сток в дельтовые водоемы
расходуется на компенсацию испарения и транспирацию (Wисп). Формулу
для расчета компенсирующего стока (сток, соответствующий критическим
гидрологическим условия) (Wкр) в общем виде можно представить как:
Wкр = ΔW + Wисп,
(4)
Г
де ΔW- изменение объема, характеризующего сезонные колебания уровня
воды озера (лимана), млн.м3;
Wисп = F (e+eтр-r) - объем видимого испарения и транспирации надводной
растительностью с поверхности водного объекта, млн.м3.
В развернутом виде (4) можно записать:
Wкр = [(HXII – HI).FI + WиспI] + [(HI – HII).FII +WиспII] + …+[(Hi-1 – Hi).Fi + Wиспi]
(5)
где Hi - среднемесячный уровень воды озера (лимана), м;
Fi – изменение площади озера за счет колебаний уровня воды в озере, м2;
При определении WКР используются гидрометеорологические данные
расчетной обеспеченности (Р) для следующих элементов:
е – слой испарения с водной поверхности – 5% Р;
етр – слой суммарного испарения с заросших надводной растительностью
участков – 5% Р;
r – слой атмосферных осадков – 95% Р;
ПРИМЕР РАСЧЕТА WКР, WДИ И WЭС ДЛЯ РЕКИ ДОН В
СТВОРЕ «СТАНИЦА РАЗДОРСКАЯ»
Бассейн р.Дон имеет рыбохозяйственное значение, а Нижний Дон (рис.1)
согласно «Показателям состояния и правила таксации рыбохозяйственных
водных объектов» (ГОСТ 17.1.2.04-77) является водным объектом высшей
(особой) категории рыбохозяйственной ценности, поскольку здесь сохранились
естественные нерестилища и зимовальные ямы осетровых рыб, в многоводные
годы заливаются нерестилища и функционируют зимовальные ямы
полупроходных рыб, действуют предприятия по искусственному разведению
рыб.
Рисунок 1. Карта Нижнего Дона
Основным фактором, лимитирующим сегодня возможность увеличения уловов
ценных видов рыб на современном уровне, являются условия естественного
воспроизводства.
Для Нижнего Дона имеются многолетние данные наблюдений, как по
гидрологическому режиму, так и по динамике численности популяций
промысловых рыб, что позволяет для расчета нормы безвозвратного
допустимого изъятия речного стока использовать основной метод анализа
связей биологических и гидрологических характеристик состояния экосистемы.
РАСЧЕТ WКР, WДИ И WЭС
Исходные данные
•естественный (восстановленный) гидрологический ряд (по водохозяйственным
годам) в расчетном створе – ст.Раздорская за период 1891/92-1989/90 гг.;
•типовые расчетные гидрографы (по водохозяйственным годам) стока р.Дон в створе
станицы Раздорская для значений обеспеченности годового стока;
•численность популяций леща, судака, осетра;
•численность поколений этих видов рыб;
•промысловый возврат леща, судака, осетра;
•соленость воды Азовского моря.
1.Определение Wкр
а) На основе имеющихся данных о численности сеголетков основных промысловых
видов рыб (судак, лещ, осетр) по урожайности за условно-естественный период 19201951гг. строятся соответствующие кривые обеспеченности урожайности (рис.2) по
которым определяются границы численности поколений сеголеток различной
урожайности (табл.2) высокоурожайные, урожайные, среднеурожайные и
низкоурожайные поколения.
Таблица 2
Численность сеголетков судака, леща, осетра для условно-естественного периода
(1920-1951 гг.) *
Поколение
Судак, млн. шт.
Лещ, млн. шт.
Осетр, тыс. шт.
1925-51
1930-51
1920-51
>115
>165
>550
85-115
120-165
240-550
45-84
65-120
100-240
<45
<65
<100
Высокоурожайное
Урожайное
Среднеурожайное
Низкоурожайное
*Примечание:
все поколения, сформировавшиеся после 1952 г. (ввод в эксплуатацию
Цимлянского гидроузла) в соответствии с приведенными границами численности поколений
относятся к низкоурожайным.
Рисунок 2. Кривые обеспеченности численности сеголетков рыб
Проверяется гипотеза о наличии значимой связи для Нижнего
Дона между объемом годового и половодного стока и
урожайностью поколений основных промысловых видов рыб. По
результатам статистического анализа строятся регрессионные
зависимости «объем годового (половодного) стока - численность
сеголетков» для основных промысловых видов рыб (1) - (3):
- судак:
N с  0,0013  W 3, 277 ; R  0,97; SE  8,01
(1)
- лещ:
N л  ехр (1,1  0,131  W ); R  0,89; SE  0,64
(2)
- осетр:
N ос  ехр ( 19,008  7,534  ln W ); R  0,80; SE  1,16
(3)
где: N - численность сеголетков; W - годовой сток р.Дон в створе
ст.Раздорской; R -корреляционное отношение; SE - средняя
квадратическая ошибка.
Некоторые результаты расчетов по зависимостям (1) - (3)
приведены в таблице 3.
Таблица 3
Численность сеголетков осетра, судака, леща для разной
обеспеченности стока условно естественного периода
б).
Сток, млн.м3
Обеспеченность
годового стока,
%
годовой
25
50
60
75
80
85
90
92
93
95
min исторический
32,8
26,4
23,9
20,4
18,2
17,8
16,6
15,8
14,6
14.0
11,6
весенний
(III-V)
23,3
17,6
13,4
12.3
10,4
10,0
8,9
8,2
7,1
7.5
4,4
Осетр,
тыс. шт.
Судак,
млн. шт.
Лещ,
млн. шт.
1474,2
279,4
136,2
41.0
17,6
14,8
8,8
6,0
3,3
2.0
0,6
121,0
58,7
42,1
25.1
17,6
16,3
13,1
11,0
8,5
6.8
4,0
221,6
94,5
69,3
44.3
32,8
31,0
26,6
23,8
20,3
18.9
13,7
Из анализа данных приведенных таблиц следует, что при годовом стоке обеспеченностью до
50% наиболее вероятно появление высокоурожайных и урожайных поколений осетра, судака
и леща, а при объеме стока соответствующего 75% обеспеченности и более – только
низкоурожайные поколения .
в) Определяются критические гидрологические условия, при которых практически
происходит прекращение воспроизводства основных промысловых видов рыб. Для этого
по фактическим данным наблюдений для условно-естественного периода строятся
графики «численность сеголетков – объем половодного (годового) стока» (рис. 3,4) по
основным промысловым видам рыб. Анализ построенных графиков показывает, что в
целом критические гидрологические условия складываются при половодном стоке – 6.08.5 км3, что в среднем соответствует годовому стоку 15.4 км3 (года: 1935/1936 Wг=14.4
км3, Wпол = 8.0 км3; 1949/1950 Wг=14.1 км3, Wпол = 8.5 км3 ; 1950/1951 Wг=12.5 км3, Wпол =
7.1 км3 ; 1969/1970 Wг=19.2 км3, Wпол = 7.9 км3 ; 1973/1974 Wг=16.6 км3, Wпол = 8.1 км3 ;
1975/1976 Wг=12.2 км3, Wпол = 6.7 км3 ; 1976/1977 Wг=18.7 км3, Wпол = 8.2 км3 ). Таким
образом в качестве Wкр в дальнейших расчетах принимается годовой сток в створе
ст.Раздорская в объеме 15.4 км3. В соответствии с данными таблицы 3 расчетные
величины Wкр приблизительно соответствуют по стоку году 93% обеспеченности.
2. В качестве Wист принимается минимальный объем годового стока в гидрологическом
водохозяйственном ряду восстановленного стока (1972/73г, Wист=11.6км3, сток за период
половодья - 5.3 км3). Тогда величина Wди ср.=15.4 - 11.6 = 3.8 км3. Распределение Wди ср. по
периодам водности приведено в табл. 4.
Таблица 4
Внутригодовое распределение Wди ср.
Показатели
Wди ср., км3
%
Половодье
(март-май)
Летне-осенняя
межень
(июнь-ноябрь)
Зимняя межень
(декабрь-февраль)
3.25
85.6
0.32
8.5
0.22
5.9
Год
3.8
100
3. Допустимое безвозвратное изъятие речного стока в годы различной водности (WДИр)
Wp
определяется по формуле: WДИp  WДИ ср 
,
Wср
где Wp – естественный (восстановленный) сток в створе ст.Раздорская в годы
различной обеспеченности;
Wср.–среднемноголетний естественный (восстановленный) сток в створе
ст.Раздорская.
4. Исходя из установленной нормы Wдиp, рассчитывается экологический сток (Wэcp)
и экологический попуск (Wэпp), в годы различной водности. В общем случае:
Wэсp(эпp) =Wp- Wдиp. В таблице 5 приведены сводные данные по величине
экологического стока в Азовское море для лет различной обеспеченности по стоку.
Рисунок 3*. Зависимость численности сеголетков леща,
судака, осетра от весеннего стока (III-V) р. Дон при условно
естественном режиме реки ;
- критические гидрологические условия в
период половодья
Рисунок 4*. Зависимость численности сеголетков леща, судака и
осетра от годового стока р. Дон при естественном режиме
- естественный (восстановленный) годовой сток, соответствующий
критическим гидрологическим условиям в период половодья
Таблица 5
Экологический сток в Азовское море в годы различной водности
Обеспеченно
сть года по
стоку, %
Показатели
25
Wэс25, км3
%
50
Wэс50, км3
%
60
Wэс60, км3
%
75
Wэс75, км3
%
80
Wэс80, км3
%
90
Wэс90, км3
%
Половодье
(март-май)
Летне-осенняя
межень
(июнь-ноябрь)
Зимняя
межень
(декабрь-февраль)
Год
19,93
6,14
2,25
28,32
70,4
21,7
7,9
100
13,94
5,14
3,73
22,81
61,1
22,5
16,3
100
12,25
5,01
3,37
20,63
59,4
24,3
16,3
100,0
10,7
5,3
1,6
17,6
60,8
29,9
9,3
100
8,54
4,90
2,84
16,28
52,4
30,1
17,4
100
9,39
64,0
3,54
24,1
1,75
11,9
14,68
100
** Примечание: экологический сток поступающий в Азовское море
формируется за счет попуска из Цимлянского водохранилища и боковой
приточности на участке «плотина Цимлянского водохранилища - устье р.Дон»
5.Определяется объем стока р.Дон, обеспечивающий условия
нагула проходных и полупроходных рыб в Азовском море.
Главным лимитирующим фактором рыбопродуктивности
Азовского моря является соленость воды, определяющая ареалы,
пригодные для обитания молоди и взрослых рыб. Соленость моря
текущего года определяется речным стоком за предшествующие
годы. Регрессионная зависимость (4), построенная по данным
многолетних наблюдений за стоком р.Дон поступающим в
Азовское море и соленостью моря, позволяет определять соленость
моря текущего года по данным о годовом стоке в море за
предшествующие года.
S
i
 15,4  0,01507  Wi5  0,0256  Wi4  0,02729  Wi3  0,03271  Wi2 
 0,03869  Wi1  0,02949  Wi ;
R  0,91; SE  0,45
(4)
где W - объем донского стока за i-5,…,i-1,i годы.
По данным многолетних наблюдений выявлены зависимости (5)(9) между величиной промыслового возврата, численностью
популяций и соленостью воды в Азовском море, характеризующей
условия обитания рыб в море:
Pо  exp(19,43  692  ln S); R  0,50; SE  1,0;
(5)
Pсу д  exp( 8,47  0,65  S); R  0,59; SE  0,96;
(6)
Pл  exp(11,66  0,885  S); R  0,56; SE  1,31;
(7)
N су д  exp(14,517  0,853  S); R  0,75; SE  0,8;
(8)
N л  exp(12,1  0,608  S); R  0,74; SE  0,58;
(9)
где P - промысловый возврат осетра, судака и леща;
N численность леща и судака;
S - соленость воды в Азовском море.
Вычисленные по полученным уравнениям промысловый
возврат и численность основных промысловых видов рыб
приведены в табл.6.
Для определения критической величины стока р.Дон
поступающего в море (и соответственно - величины допустимого
изъятия стока) обеспечивающего экологически допустимые
условия нагула проходных и полупроходных видов рыб в Азовском
море, выполнены группировки данных по промвозврату,
численности популяций рассматриваемых видов рыб и
соответствующих им показателей солености по уровням
продуктивности Азовского моря (табл.7,8).
Таблица 6
Возможный промысловый возврат и численность популяций
при разной солености моря и величине стока р.Дон
Соленость,
‰
Сток, км3/год
Численность популяций,
млн. шт.
Промысловый возврат
осетр,
тыс. шт.
лещ, млн. шт.
судак, млн.
шт.
лещ
68,4
40,2
13,7
756
930
45,2
33,0
16,6
7,2
412
400
29,0
41,9
23,5
10,7
5,2
304
260
11,0
26,1
38,6
17,1
6,9
3,7
224
170
11,5
23,1
35,4
12,5
4,4
2,7
165
110
12,0
20,1
32,1
9,3
2,8
1,9
122
70
12,5
17,2
28,8
7,0
1,8
1,4
90
45
13,0
14,2
25,6
5,4
1,2
1,0
66
30
13,5
11,2
22,3
4,1
0,7
0,7
49
20
19,0
3,2
0,5
0,5
36
13
Дон
Дон и Кубань
9,0
37,9
51,8
10,0
32,0
10,5
14,0
8,3
судак
Таблица 7
Возможный промысловый возврат рыб Азовского моря
по уровням продуктивности
Уровень
продуктивности
Соленость
Азовского моря,‰
Осетр,тыс. шт.
Лещ,
млн. шт.
Судак,
млн. шт.
9,0-10,5
>25
>5,0
>10,7
10,6-11,5
24-15
5,0-2,6
10,7-4,4
Среднепродуктивный
11,6-12,5
13-17
2,6-1,4
4,4-1,8
Низкопродуктивный
12,6-14,0
<7
Высокопродуктивный
Продуктивный
<1,4
<1,4
Таблица 8
Возможная численность популяций рыб Азовского моря
по уровням продуктивности
Соленость
Азовского моря,
‰
Судак,
млн. шт.
Лещ,
млн. шт.
Высокопродуктивный
9,0-10,5
>390
>300
Продуктивный
10,6-11,5
380-210
290-165
Среднепродуктивный
11,6-12,5
205-35
160-90
Низкопродуктивный
12,6-14,0
<35
<90
Уровень
Продуктивности
ВЫВОДЫ
Анализ данных табл.6,7,8 показывает, что лучшие условия для
формирования рыбопродуктивности моря складываются при
солености от 9.0 до 11.5‰. При солености 12.5-14.0‰
экосистема моря характеризуется низкой продуктивностью и в
дальнейшем теряет основные эволюционно-сложившиеся
качества. Таким образом, величина солености моря, равная
11.5‰ принимается в качестве экологически предельнодопустимой.
Такая соленость формируется при поступлении в море
годового стока в объеме 23.1 км3, что соответствует
среднемноголетнему объему безвозвратного изъятия речного
стока в бассейне в размере 4.6 км3 (27.7-23.1=4.6). При этом
суммарный сток рр. Дона и Кубани в Азовское море равен 35,4
км3.
В
качестве
нормативной
величины
безвозвратного
допустимого изъятия речного стока из бассейна р.Дон
принимается наиболее жесткая среднемноголетняя её
величина – 3,8 км3, при Wкр годового стока в объеме 15,4 км3,
характеризующего условия размножения проходных и
полупроходных рыб. Таким образом, среднемноголетняя
норма безвозвратного изъятия стока из бассейна р. Дон (3,8
км3/год) составляет 13,7 % от среднемноголетней величины
естественного (восстановленного) стока в Азовское море (27,7
км3/год).
ПРИМЕР РАСЧЕТА WКР, WДИ И WЭС ДЛЯ РЕКИ ВОРОНЕЖ
В СТВОРЕ «Р.ВОРОНЕЖ, ВЫШЕ УСТЬЯ Р.МАТЫРА»
Расчеты выполнены по методу критических гидроэкологических параметров (с
использованием показателя затопления поймы). Выбор метода расчета
обусловлен следующими соображениями.
В недалеком прошлом р,Воронеж и ее притоки - Усмань, Ивница, Излегоща и
Матыра играли значительную роль в воспроизводстве рыбных запасов местных
и донских видов рыб. До создания Воронежского водохранилища ихтиофауна
бассейна р. Воронеж была представлена 41 видом рыб. Перекрытие реки в
нижнем течении плотиной Воронежского водохранилища и загрязнение ее
сточными водами привели к качественному обеднению ихтиоценоза как самой
реки, так и ее притоков. Из состава ихтиоценоза выпали донские представители;
такие виды как стерлядь, подуст, шемая, белоглазка, синец, рыбец, чехонь
встречаются единичными экземплярами. Многолетние исследования ихтиологов
Воронежского университета и Воронежской областной госрыбинспекции,
проводимые с 1954г., показали, что в р. Воронеж и ее притоках уже не
встречаются гольян, русская быстрянка и обыкновенный подкаменщик, который
включен в Красную книгу Российской Федерации.
В настоящее время преобладающими в бассейне являются карповые (лещ, сазан,
голавль, елец, линь, жерех, карась, язь, красноперка, плотва) и окуневые (окунь,
судак, ерш). Имеется щука, иногда достигающая больших размеров,
встречаются сомы – многокилограммовые экземпляры.
Фитофильные реофильные рыбы (язь, елец) как правило находят в бассейне
необходимые для эффективного воспроизводства природные условия
практически ежегодно, за исключением самых маловодных и холодных весен.
Лимнофильные фитофильные рыбы (щука, лещ, плотва, судак, сазан и др.) в
бассейне откладывают икру на мягкую и жесткую растительность русла и
пойменных озер, на луговую и болотно-луговую растительность затапливаемых
паводком площадей поймы, а в случае отсутствия паводка выметывают икру в
русле, на урезе воды, в зарослях тростника и в переплетениях корней древеснокустарниковой прибрежной растительности.
Критические условия для размножения указанного вида рыб на пойменных
нерестилищах складываются при отсутствии затопления поймы, которая
обеспечивает 95-97% урожая молоди.
Таким образом, выбор данного метода расчета допустимого изъятия стока
при отсутствии связей биологических и гидрологических характеристик
состояния экосистемы обусловлен хорошо выраженной
Общая характеристика бассейна и исходные данные
Бассейн реки Воронеж занимает северную часть территории бассейна реки Дон в
пределах Рязанской, Липецкой, Тамбовской и Воронежской областей,
располагаясь на Донской равнине у восточной окраины Среднерусской
возвышенности (рис.1,2). Общая площадь речного бассейна составляет 21600 км2
или 5.1% площади бассейна реки Дон. Началом реки считается слияние двух
притоков – Польного Воронежа и Лесного Воронежа на 342 км от устья.
Протяженность бассейна реки Воронеж с севера на юг достигает 250 км и с запада
на восток 120 км.
Годовой сток на реках бассейна р.Воронеж характеризуется обычно высоким
весенним половодьем (III – IV) и низкой летне-осенней и зимней меженью. Доля
весеннего стока на разных реках составляет 50 – 77% от годового объема стока.
На малых водотоках иногда весь сток проходит весной.
По характеру изменения водности рек в течение года выделяются сезоны: весна
(март – май), лето – осень (июнь – ноябрь) и зима (декабрь – февраль).
Календарные сроки сезонов в расчетах допустимого изъятия стока приняты
едиными для лет различной обеспеченности по стоку с округлением до целых
месяцев.
Рисунок 1. Карта-схема бассейна р.Воронеж
РАСЧЕТ WКР, WДИ, WЭС
Внутригодовое распределение стока рек в опорных створах по сезонам и внутри сезонов
выполнено по методу В.Г.Андреянова, основанному на равенстве обеспеченностей
годового стока, стока лимитирующего периода (июнь – февраль) и лимитирующего
сезона (лето – осень). Сток половодного весеннего сезона определялся по разности
величин стока за год и лимитирующего периода. Внутригодовое распределение стока
устанавливалось по методу аналогии с ближайшими опорными створами. В таблицах 1,2
приведены характеристики и внутригодовое распределение естественного стока
р.Воронеж в створе «р.Воронеж, выше устья р.Матыра» (219 км от устья) для
характерных лет 50%, 75%, 95%, 96%, 97% и 99% обеспеченности.
Таблица 1
Параметры годового стока р.Воронеж в створе «р.Воронеж, выше устья р.Матыра»
Площадь
вод
осбора
км2
Параметры
Сток, млн.м3
Q0
м3/с
W0
млн.м3
Cv
Cs
50%
10020
33,3
1050,1
0,33
2 Cv
1003,2
75%
90%
95%
794,18 638,6 553,47
96%
97% 98% 99%
532,3 503,95 464 415
Таблица 2
Внутригодовое распределение стока р.Воронеж в створе
«р.Воронеж, выше устья р.Матыра», ( м3/с)
Месяцы
Р,
%
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
I
II
50
16,5
233
47,0
12,0
9,20
8,84
8,84
9,58
11,5
9,60
8,97
8,97
172
45,4
9,44
7,22
7,27
7,30
8,00
7,59
7,80
7,79
7,79
75
90
95
16,0
17.08
14,8
120.0
43.84
7.21
6.69
6.27
6.50
6.69
6.63
7.62
7.60 7.56
104
38,0
6,25
5,80
5,43
5,63
5,80
5,75
6,60
6,59
6,55
96
14,2
100,0
36,5
6,0
5,6
5,2
5,4
5,6
5,5
6,3
6,3
6,3
97
13,5
94,7
34,6
5,7
5,3
4,9
5,1
5,3
5,2
6,0
6,0
6,0
98
12,4
87,2
31,9
5,2
4,9
4,6
4,7
4,9
4,8
5,5
5,5
5,5
99
11,1
78,2
28,6
4,7
4,4
4,1
4,2
4,4
4,3
5,0
5,0
4,9
В соответствии со справочником «Ресурсы поверхностных вод
СССР», т.7 высота нуля графика для р.Воронеж по водпосту
г.Липецк составляет 94.96 м БС, уровень выхода воды на
пойму H=864см над нулем графика.
По данным Гидрологических ежегодников о режиме и
ресурсах поверхностных вод суши (т.2, вып.7-8) определяется
соответствующий выходу воды на пойму расход воды Qкр,
который составляет ≈ 95 м3/с.
По данным таблицы 2 выбирается год, в который
среднемесячный расход воды за период половодья не
превышал Qкр. В качестве такого года принят год 97%
обеспеченности, объем стока которого составляет 503.9
млн.м3.
Естественный
(восстановленный)
годовой
сток
в
рассматриваемом створе в год 99% обеспеченности, принятый
за Wист для исследуемого створа составляет 415.9 млн.м3
(табл.1 и 2).
Находится Wди ср.: 503.9 – 415.9 = 88.0 млн.м3, что составляет
около 8.4% от среднего многолетнего
стока в
рассматриваемом створе.
6.Результаты расчетов Wдир и Wэср для лет 50%, 75%, 90 и
95% обеспеченности по стоку в разрезе сезонов сведены в
табл.3-5.
Таблица 3
Расчет безвозвратного допустимого изъятия стока и величины экологического стока в
створе «р.Воронеж, выше устья р.Матыра» для года 50% обеспеченности по стоку
Показатели
Год,
млн.м3
Весна
(март-май)
Лето-осень
(июнь-ноябрь)
Зима
(декабрь-февраль)
W50%, млн.м3
1003,26
774,01
157,80
71,45
Wкр, млн.м3
503,95
374,21
83,14
46,59
Wист, млн.м3
415,96
308,88
68,62
38,46
Wсан, млн.м3
211,08
83,00
85,85
42,22
88,00
65,33
14,52
8,14
Wди 50%, млн.м3
84,56
62,79
13,95
7,82
Wэк50%, млн.м3
918,70
711,22
143,85
63,62
Wди ср,
млн.м3
Таблица 4*
Расчет безвозвратного допустимого изъятия стока и величины экологического стока в створе
«р.Воронеж, выше устья р.Матыра» для года 75% обеспеченности по стоку
Год,
млн.м3
Весна
(март-май)
Лето-осень
(июнь-ноябрь)
W75%, млн.м3
794,18
610,28
123,30
60,60
Wди ср, млн.м3
88,0
65,33
14,52
8,14
Wди 75%, млн.м3
66,85
49,64
11,03
6,18
Wэк75%, млн.м3
727,33
560,63
112,27
54,42
Показатели
Зима
(декабрь-февраль)
Таблица 5*
Расчет безвозвратного допустимого изъятия стока и величины экологического стока в створе
«р.Воронеж, выше устья р.Матыра» для года 95% обеспеченности по стоку
Год,
млн.м3
Весна
(март-май)
Лето-осень
(июнь-ноябрь)
W95%, млн.м3
553,47
410,99
91,31
51,17
Wди ср, млн,м3
88,0
65,33
14,52
8,14
Wди 95%, млн,м3
46,50
34,53
7,67
4,30
Wэк 95%, млн,м3
506,97
376,46
83,64
46,87
Показатели
Зима
(декабрь-февраль)
* Примечание: Wкр и Wист принятые при расчетах Wди р и Wэк р в табл.4-5 соответствуют
приведенным в табл.3.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!