Экологическое состояние бассейна реки Днепр в пределах Смоленской области
Актуальность темы. В настоящее время большое внимание как отечественных, так и иностранных ученых, философов, политиков, а также широких масс общественности привлечено к глобальным и региональным экологическим проблемам. Пройдя очередной этап научно-технической революции и выйдя на новый уровень цивилизационного развития, человечество обратилось к формированию нового уровня взаимоотношений с окружающей средой. Внедрение и развитие концепции рационального природопользования становится одним из приоритетных направлений в экономике, хозяйстве и политике многих стран мира, как передовых держав, так и менее развитых стран. Однако, ввиду молодости внедрения экологического аспекта в сферы жизни человека, государства и мира в целом, данное направление далеко не всегда оправдывает теоретические прогнозы и объективные потребности.
Река Днепр является основной водной артерией Смоленской области. Ее бассейн занимает порядка 57% территории области. Несомненно, это один из важнейших природных объектов области, который, вследствие высокой экологической значимости и широкого и массового промышленного и бытового использования, требует тщательного изучения и постоянного и организованного мониторинга. Поэтому тему данной работы можно считать актуальной в наши дни и достойной научного изучения.
Объектом изучения данной работы является участок бассейна реки Днепр в пределах Смоленской области.
Предметом изучения данной работы будет являться экологическое состояние бассейна Днепра в Смоленской области, основные морфометрические и гидрологические характеристики, гидрохимические показатели поверхностных и подземных вод бассейна, а также существующая обстановка с природопользованием на территории бассейна.
Цели данной работы: изучить экологического состояния участка бассейна реки Днепр в пределах Смоленской области;
изучить степень природного и техногенного загрязнения вод бассейна;
спрогнозировать изменения состояния вод бассейна в ближайшее время.
Задачи работы: изучить состав и свойства поверхностных вод бассейна реки Днепр, оценить степень их загрязненности;
изучить состав и свойства подземных вод бассейна реки Днепр, оценить степень их загрязненности;
изучить виды и масштабы хозяйственного использования вод бассейна;
рассмотреть основные федеральные и международные программы по оптимизации экологического состояния бассейна реки Днепр.
Методы изучения. При проведении данной работы будут применяться в основном теоретические (логические) методы: изучение тематической литературы, изучение и анализ данных государственного мониторинга. Из общегеографических методик уместны будут описательный метод, необходимый для предоставления целостной и объективной картины положения и состояния территории бассейна Днепра, а также картографический метод, поскольку изучение показателей и характеристик рек бассейна требует хорологической привязки и визуального анализа карт.
1. Физико-географическая характеристика бассейна реки Днепр в пределах Смоленской области
Прежде чем приступать к рассмотрению вопроса об экологическом состоянии бассейна реки Днепр необходимо вначале дать характеристику его физико-географического положения, привести основные морфометрические показатели, которые позволят более объективно и грамотно провести исследование по данной теме.
Территория Смоленской области входит в бассейны Балтийского, Черного и Каспийского морей. Соотношение тепла и влаги создает на территории области условия достаточного увлажнения, что обусловливает значительный речной сток. А широкое распространение почвогрунтов, обладающих удовлетворительной фильтрационной способностью и достаточно высокой влагоемкостью, обеспечивает накопление значительного количества подземных вод, что гарантирует полноту и постоянство речного стока.
Общая протяженность всех рек области составляет более 16 тыс. км
Территория Смоленской области расположена в средней части Русской равнины. Имея богатую геологическую историю и испытав на себе действие ряда материковых оледенений четвертичного периода, рельеф Смоленщины представлен преимущественно пологоволнистыми и моренно-холмистыми равнинами, которые выполняют функцию водоразделов в распределении гидрографической сети. Водораздельное положение области обуславливает преобладание малых рек. Всего их насчитывается 1149, однако всего 440 из них превышают 10 км в длину. Рек протяженностью свыше 25 км всего 30. Длину более 50 км имеют 25 рек, 11 рек имеют длину в пределах 100–200 км.
Главной водной артерией области является река Днепр.
Днепр берет начало из небольшого болота, расположенного в 1,5 км от деревни Дудкино Сычевского района. Почти до города Дорогобужа река течет в южном направлении, а затем по всей остальной части области в западном. Собственная водосборная площадь Днепра в пределах области составляет немногим более 1,7 млн. га. Длина Днепра в пределах области составляет 503 км.
Долина Днепра хорошо разработана, чаще трапециедальной формы. Ширина ее в истоке – 0,6–1 км, на участке от впадения реки Вязьмы до г. Дорогобужа ширина долины постепенно увеличивается, достигая в отдельных местах 12–15 км. В пределах областного центра – г. Смоленска – долина Днепра узкая, глубокая, сильно изрезана оврагами.
Коренные склоны долины умеренно крутые, чаще сложены суглинками. В ряде мест в долине реки вскрыты древние отложения: карбоновые в Сычевском, Сафоновском и др. районах, девонские в Смоленском районе (ниже г. Смоленска, против устья реки Дубровенка). Пойма в основном двусторонняя. Ширина ее до устья р. Вязьмы 50–200 м, ниже до устья р. Вопец от 400 до 1500 м. Наибольшей длины пойма Днепра достигает в районе станции Приднепровская – более 10 км. Поверхность поймы ровная или волнистая, часто встречаются заболоченные и заторфованные понижения, на отдельных участках много стариц, что указывает на длительность существования и разработанность русла Днепра. В половодье пойма заливается на срок от 5 до 20 дней.
Поскольку территория области лежит практически в самом центре Восточно-Европейской платформы, ее история носила крайне спокойный характер во все геологические эпохи. Залегание в основе территории Смоленщины фундамента древней платформы обусловило преимущественно равнинный тип рельефа, осложненный впоследствии экзогенными процессами, имевшими место на протяжении всей геологической истории, особенно масштабные из которых (наиболее полно представленные в современной композиции рельефа) происходили в четвертичном периоде кайнозойской эры. Таким образом, реки Смоленщины типично равнинного характера течения, что предполагает интенсивное развитие процесса меандрирования на всем их протяжении. Наличие большого количества меандров и старичных озер наблюдается и в русле Днепра. До впадения реки Вопец русло реки часто и сильно меандрирует, ниже, и особенно западнее Смоленска, извилистость Днепра заметно падает.
Ширина Днепра от 20–50 м в верхнем течении до 100–120 м вблизи границ с республикой Беларусь. Глубина, исключая самый верхний участок, на середине реки в межень изменяется от 1,5 до 3,5 м, на плесах и в отдельных ямах достигает 6–8 м. Скорость течения в меженные периоды составляет 0,2–0,4 м\с, на перекатах увеличивается до 0,5–0,8 м\с. Дно реки ровное, в истоке глинистое, ниже обычно песчаное. В самом верхнем течении (до впад. р. Вязьмы) летом русло реки на многих участках по всей ширине зарастает водной растительностью, нередко засорено корчами, встречаются валуны. Ниже впадения реки Вязьмы русло зарастает обычно лишь у берегов.
Берега чаще крутые, на излучинах нередко обрывистые и разрушаемые. Высота их от 3–5 м на верхнем участке до г. Дорогобужа, далее до г. Смоленска от 4–9 м, местами до 12–15 м.
В гидрологическом режиме верхнего и нижнего участков реки имеются значительные различия. Ход весеннего половодья до д. Соловьево примерно одинаков. Половодье на этом участке четко выражено. Подъем воды составляет 5–7 м. Межгодовые колебания высоких уровней сравнительно невелики – 1,5–2,5 м. Сужение водосбора реки ниже д. Соловьево и резкое сужение долины у г. Смоленска заметно сказывается на особенностях половодья. У г. Смоленска высота подъем воды увеличивается до 8 м, а в отдельные годы до 10 и даже до 11 м. Амплитуда колебаний высоких уровней составляет около 7 м.
Около 57% территории области относится к бассейну Черного моря, дренируется Днепром и его притоками. Бассейн Днепра занимает 34,6% от общей водосборной площади области, являясь самым крупным речным бассейном на Смоленщине. К числу его притоков относятся реки: Соля, Вопь, Вопец, Хмость, Большой Вопец, Десна, Сож, Вязьма, Осьма, Ужа, Устром, также притоки второго порядка: Остер, Вихра, Хмара и др. Далее будут представлены данные по наиболее крупным из них.
Река Десна. Левый приток Днепра. Общая длина составляет 1190 км, в пределах области 151 км. Площадь водосбора – 89200 км2, в границах области 1710 км2. Начало берет с Ельнинской возвышенности, в 8 км к востоку от г. Ельня. От истока до г. Ельни долина реки неширокая, имеет заболоченную пойму. В районе д. Верхние Караковичи расширяется до 3–4 км. Кроме поймы, достигающей здесь ширины более 2 км, выделяются 3 надпойменные террасы с высотами 5–6, 10–15 и 20–25 м. Долина реки в верхнем течении узкая, пойма заболоченная. Южнее г. Ельни она резко расширяется, достигая 3–4 км, а пойма – более 2 км. Долина реки полностью затоплена выше плотины Смоленской АЭС возле г. Десногорска. Дно реки чаще песчаное, на плесах илистое. По склонам берегов во многих местах встречаются обнажения мела и кварцевых песков со слоями фосфоритов.
Десна принимает притоки: справа – Стряну, Сельчанку, Болдачевку; слева – Дубровку, Деснок, Соложу, Большую Присмару и др.
Река Сож. Левый, один из наиболее крупных по величине и водности приток Днепра. Единого мнения относительно нахождения истока реки нет. По данным С.И. Горбачева, исток Сожа находится в 2 км к юго-востоку от д. Скрылевщина Смоленского района. По мнению Е.Я. Шабловского, Сож начинается у села Рай. Д.И. Погуляев указывает исток Сожа в районе д. Босино. По данным последних исследований, Сож берет начало примерно в 10 км к югу от г. Смоленска у д. Радкевщина.
Основные правые притоки реки: Мосина, Полна, Вепринка, Упинка, Лыза, Осленка, Вихра; левые – Россажа, Хмара, Березина, Белица, Пыренка, Чекрнявка, Соженка, Остер. Несмотря на то, что Сож принимает много притоков, полноводным он становится только после того, как в него впадают река Вихра и Остер (южнее д. Жанвиль).
Густота речной сети в верхней части водосбора составляет 0,38 км\км2, на остальной его части изменяется в пределах 0,42–0,46 км\км2.
Долина реки достаточно глубокая и широкая, местами ассиметричная. Встречаются озеровидные расширения. Наиболее крупное из них находится при впадении в Сож р. Мосины. Ширина долины в верховье – 0,3–1 км, на остальном протяжении изменяется от 1,5 до 3 км. Пойма двусторонняя и лишь местами левобережная и чередующаяся по берегам. Ширина ее меняется от 40 до 400 м в верхней части и 1,5–2 км на остальном протяжении.
Ширина русла достигает в верхней части 15–40 м, в средней и нижней – 50–80 м. Преобладающие глубины 1–3 м. Дно ровное, в истоке илистое, ниже песчаное, на перекатах гравийно-галечное. В долине Сожа в больших количествах имеют место выходы коренных пород мела, песков с фосфоритами, палеоген-неогеновых глин.
Река Вязьма. Левый приток Днепра. Длина 147 км, площадь вордосбора 1350 км2. Начало берет из заболоченного массива в Новодугинском районе. Вязьма сильно извилиста, резко меняет свое направление. В Вяземском районе течет сначала на юг, южнее г. Вязьмы поворачивает на запад. На территории Сафоновского и Холм-Жирковского районов в основном имеет западное направление. Вязьма принимает притоки: Жутенка, Бебря, Боровка, Лужня и др., основная часть которых относится к правобережью.
Река Вопь. Правый приток Днепра. Длина 158 км, площадь водосбора 3300 км2. Бассейн характеризуется значительной лесистостью (более 60% водосборной площади). Вопь начинается в заболоченной местности в 2–3 км к западу от ж\д станции Никитинка Холм-Жирковского района, впадает в Днепр возле д. Соловьево Ярцевского района. Основное направление – южное. Наиболее значительные притоки: Кокошь, Вотря, Царевич (правые), Чернея, Света, Каменка, Ведоса (левые).
Река Хмость. Правый приток Днепра. Длина 135 км, площадь вордосбора 636 км2. Исток расположен на Духовщинской возвышенности к северу от д. Басино, впадает в Днепр к юго-западу от д. Малиновки. Сильно меандрирует, крутые берега во многих местах изрезаны оврагами и балками, обрамлены лесом и кустарником. Наиболее значительные притоки: Ольшанка (правый), Мошна, Бабинка (левые).
Таким образом, будучи главной водной артерией области, обладая обширным водным бассейном, реки которого располагаются вблизи крупных городов с промышленной базой, Днепр с давних времен активно используется населением области, что достаточно серьезно и по большей части негативно отражается на его нынешнем экологическом состоянии.
2. Экологическое состояние бассейна Днепра
2.1 Структура наблюдательной сети
Оценку экологического состояния бассейна реки Днепр мы будем давать, основываясь на данных государственного мониторинга поверхностных водных объектов (ГМПВО), государственного мониторинга водохозяйственных систем и сооружений (ГМВХС), государственного водного кадастра (ГВК), государственного учета использования вод (ГУИВ). Все вышеперечисленные системы наблюдения за состоянием поверхностных водных объектов и водохозяйственных систем своими основными целями являют: учет всех водных объектов и водохозяйственных сооружений различного назначения, своевременное выявление и прогнозирование развития негативных процессов, влияющих на качество и состояние вод и водных объектов, разработку мер по предотвращению последствий этих процессов, оценку эффективности осуществляемых водоохранных мероприятий, а также создание информационной базы многолетних данных, дающей необходимую теоретическую основу для обеспечения государственного управления и контроля в области использования и охраны водных объектов. Таким образом, данные системы мониторинга обладают необходимым объемом информационных ресурсов, которые позволят не только полно и объективно охарактеризовать состояние бассейна Днепра в настоящее время, но и проследить, основываясь на базе данных, изменения морфометрических и экологических характеристик.
Ведение государственного мониторинга поверхностных водных объектов осуществляется на федеральном, территориальном и локальном уровнях. На территории Смоленской области государственный мониторинг поверхностных водных объектов водохозяйственных систем ведется ТЦ «Геомониторинг-Смоленск» совместно с Комитетом природных ресурсов и Смоленским ЦГМС (по поверхностным водным объектам). В число основных мероприятий данного мониторинга включены: регулярные наблюдения за состоянием поверхностных водных объектов водохозяйственных систем, количественными и качественными показателями; сбор, хранение, пополнение и обработку данных наблюдений; создание ведение банков данных; оценку и прогнозирование изменений состояния водных объектов, количественных и качественных показателей поверхностных вод.
Помимо оценки качества и состояния поверхностных вод необходимо наличие данных и о состоянии подземных вод, качество и характеристики которых играют немаловажную роль как в физическом состоянии реки (питание, режим), так и в ее экологическом и хозяйственном состоянии. Кроме того, для объективной оценки состояния бассейна Днепра как целостной полиструктурной системы необходим также блок данных о природных ресурсах данной территории (ископаемых, земельных, биологических), об уровне их освоенности, о степени их использования, об их влиянии на экологическую обстановку бассейна Днепра, все компоненты которого взаимосвязаны и взаимозависимы и потому не могут рассматриваться без учета каждого из них.
Как уже говорилось, ведение государственного мониторинга поверхностных водных объектов на территории Смоленской области осуществляется на федеральном, территориальном и локальном уровнях.
Федеральный уровень ведения мониторинга в 2000 году обеспечивали 16 пунктов наблюдений государственной наблюдательной сети (ГНС) Росгидрометцентра 9 пунктов территориальной наблюдательной сети (ТНС) ТЦ «Геомониторинг-Смоленск» (в пограничных створах). Областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ведет наблюдение за состоянием водных объектов: по гидрологическим показателям (уровни и расходы воды) в девяти пунктах наблюдений, восемь из которых расположены на исследуемой нами реке Днепр и его притоках; по гидрохимическим показателям в семи пунктах, пять из которых расположены на Днепре.
Оценка качества воды велась по 29 ингредиентам. Концентрации тяжелых металлов и нефтепродуктов в воде Днепра не определялись.
Существующая территориальная наблюдательная сеть представлена тремя пунктами гидрохимических наблюдений на реке Днепр.
Оценка качества воды на пунктах наблюдений ТНС ТЦ «Геомониторинг-Смоленск» велась по 36 ингредиентам: температура, цветность, прозрачность, запах, рН, взвешенные вещества, жесткость общая, БПК5, ХПК, минеральный состав, растворенный кислород, окисляемость, кальций, магний, натрий, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, азот нитритов, азот аммония, азот нитратов, железо общее, фосфор фосфатов, нефтепродукты, СПАВ, фенолы, свинец, хром, марганец, медь, кадмий, калий, цинк, никель, ртуть, стронций.
На локальном уровне мониторинг водных объектов осуществляют водопользователи, которые ведут систематические наблюдения за состоянием водных объектов в порядке, определяемом Комитетом природных ресурсов по Смоленской области. Локальная наблюдательная сеть (ЛНС) в 2000 году насчитывает 24 пункта наблюдений за химическими показателями водных объектов. Состав анализируемых ингредиентов определяется для каждого конкретного предприятия в соответствии с установленным регламентом. Режимных наблюдений за состоянием русел и берегов водных объектов в настоящее время не ведется. Состав и структура существующей наблюдательной сети на территории Смоленской области в 2000 году приведены в приложении (1).
2.2 Состояние русел и берегов водных объектов
Реки Смоленской области сформировались в четвертичном периоде после окончания ледниковых эпох. Последнее, валдайское оледенение, завершившееся около 14 тысяч лет назад, затронуло лишь северо-западную часть области. Таким образом, долины рек на большей части территории области образовались относительно давно и поэтому имеют достаточно выработанный профиль и несколько надпойменных террас.
Большая часть рек имеет U профиль сечения, что говорит о длительной его выработке. Большинство рек имеют 2 уровня надпойменных террас и хорошо выраженную широкую двустороннюю пойму. Долины Днепра, Угры, Сожа имеют 3-ю надпойменную террасу, которая характеризуется маломощным комплексом аллювиальных отложений. Высота поймы и надпойменных I, II, III-ей террас составляет соответственно 5, 8, 22 и 36 м.
Река Днепр в верхнем течении (Холм-Жирковский район) имеет ширину 10 – 50 м, глубину 0,5 – 2,4 м, скорость течения 0,1 – 0,3 м/с. Характеризуется двусторонней шириной до 1000 м поймой, поросшей кустарником и луговым разнотравьем. Дно русла песчаное. Берега большей частью пологие, высота на крутых участках не превышает 4 м. В районе г. Смоленска ширина долины р. Днепр изменяется от 2 до 4 км, глубина вреза русла составляет 35–45 м. Высота пойменной террасы 8–9 м, крутизна уступов 20–400 и более. Пойма затапливается только в сильные паводки. Первая и вторая надпойменные террасы имеют высоту соответственно 12 – 17 м и 15 – 25 м.
Практически повсеместно наблюдаются процессы береговой эрозии на участках излучин русла. На таких участках наблюдается интенсивное развитие оползневых процессов и оврагообразование, которые активизируются в периоды паводков, ливневых дождей, а также ранней весной во время снеготаяния.
Река Вязьма – один из основных притоков Днепра – в районе г. Вязьма имеет ширину от 1,5 до 6,0 м, глубину – 0,8–2,5 м, скорость течения 0,1 – 0,3 м/с. Дно в основном илистое, вязкое, реже – песчаное. Река характеризуется двусторонней поймой, высота которой 2 – 3 м и ширина до 200 м. Поверхность поймы участками заболочена, растительность представлена кустарником и луговым разнотравьем. Первая надпойменная терраса отделена от поймы слабо выраженным в рельефе уступом высотой 3–5 м.
Боковая эрозия характерна как для левого, так и правого берега р. Вязьме. Различные эрозионные формы (промоины, овраги, борозды) имеют развитие в пределах пойменной и надпойменной террас. В целом густота эрозионной сети в районе города составляет 0,25 км/км2.
Реки Остер и Ипуть характеризуются широкими (до 4 км) долинами. Глубина вреза русла 15 – 25 м, высота склонов составляет 4–20 м, крутизна их 10–250 и более. Ширина рек 10–40 м, глубина 0,6–3,0 м, скорость течения 0,1–0,4 м/с, дно преимущественно песчаное. Поймы рек двусторонние шириной 0,5–2,0 км, высотой 3–5 м, на отдельных участках поверхность их осложнена многочисленными старичными понижениями, большей частью заболоченными. Растительность представлена кустарником и луговым разнотравьем. Уступы пойменной террасы преимущественно обрывистые, в значительной степени подвержены боковой эрозии. В основании уступов аккумулируются мелкие оползни-сплывы, формирование которых происходит в результате оседания блоков породы по бровке и последующего их смещения вниз. Для данных участков характерно развитие различных мелких эрозионных форм, а также одиночных и групповых оврагов, активизация которых происходит в период снеготаянья, а также ливневых и затяжных дождей. Глубина затопления поймы обычно составляет 0,2–2 м.
2.3 Гидрологическое и гидрохимическое состояние поверхностных вод бассейна Днепра
Водный режим реки Днепр, как основной водной артерии нашей области, достаточно хорошо изучен. В настоящее время действует четыре государственных водомерных поста: с.с. Болшево, Соловьево, гг. Дорогобуж и Смоленск. Существуют водомерные посты и на притоках Днепра: р.р. Вязьма, Сож, Вопь, Хмара.
Наблюдения за уровнями и расходами воды у гг. Дорогобуж и Смоленск ведутся с 1881 г., у с. Болшево – с 1932 г. Наблюдения у с. Соловьево ведутся только за уровнями воды с 1881 г.
Водный режим характеризуется прежде всего наличием и временем паводков, половодий и меженей на реке в течение года. На реках Смоленской области отмечаются весеннее половодье, низкие летняя и зимняя межени, не ежегодные дождевые паводки, прерывающие летнюю межень.
Питание рек идет главным образом за счет весеннего таяния снегов, меньшая роль принадлежит дождевым и грунтовым водам. На р. Днепр у г. Смоленска доля грунтового питания составляет 19% среднего годового стока.
На величину стока влияют также гидрографические факторы: величина площади водосбора, форма бассейна, средний уклон водотока, средняя высота бассейна, лесистость, заболоченность, озерность бассейна.
Кроме вышеперечисленных факторов на водность рек влияет и водохозяйственная деятельность в бассейне. Речная вода используется в основном на технологические цели предприятий. Наибольшее ее потребление из р. Днепр в районе г. Дорогобужа, где расположены предприятия энергетики (Дорогобужская ТЭЦ) и химии (АО «Дорогобуж»).
Годовое потребление воды этими двумя предприятиями составляет – более 140 млн. м3, из них 131 млн. м3 использует Дорогобужская ТЭЦ. Сточные воды системы охлаждения Дорогобужской ТЭЦ сбрасываются в р. Днепр с температурой на 8 – 12 градусов превышающей температуру природной воды. Нарушение температурного режима может привести к изменению гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических процессов. Наиболее эффективным мероприятием по снижению теплового воздействия сточных вод на водный объект считается организация технического водоснабжения ТЭЦ по оборотной системе водоснабжения.
Кроме того, выполненный Комитетом природных ресурсов по Смоленской области, водохозяйственный баланс года – 95% обеспеченности р. Днепр в месте водозабора Дорогобужской ТЭЦ показал, что в сухой год возможен забор части санитарного стока в периоды с июня по сентябрь и с декабря по февраль.
Естественный режим колебания водности р. Днепр не отвечает требованиям водопользования (ТЭЦ) и требует внутригодового перераспределения водных ресурсов, т. к. большая часть стока проходит в период половодья. Было рекомендовано создать регулируемую ёмкость для аккумуляции в нем стока в период половодья (с марта по май).
В связи с тем, что преобладающее значение в питании рек имеют весенние талые воды, наивысшие уровни и наибольшие расходы воды наблюдаются в период половодья. Половодье является важнейшей фазой гидрологического режима, во время которого проходит от 50 до 70% годового стока. Вскрытие рек происходит почти одновременно по всей территории Смоленской области в среднем в конце марта – начале апреля. В отдельные годы вскрытие и очищение рек ото льда наблюдается раньше или позднее средних сроков. Заканчивается половодье в конце мая – начале июня. Продолжительность половодья в среднем составляет 60 – 70 дней.
Высота наивысшего весеннего уровня на большем протяжении реки Днепр 4 – 7 м над наинизшим, а на участке, где пойма узкая, в частности в районе с. Соловьево и г. Смоленска от 8,5 до 10,5 м. Выход воды на пойму начинается за 3 – 4 дня до прохождения пика половодья и прекращается через 5 – 10 дней после него.
Пойма р. Днепр в районе с. Болшево и г. Дорогобужа затапливается при уровне воды 250 – 300 см. Продолжительность затопления изменяется в среднем от 10 – 15 дней у с. Болшево до 25 – 27 дней у г. Дорогобужа. У г. Смоленска пойма затапливается при уровне 700 см. Продолжительность разлива в среднем 20 – 30 дней. В 1958 г. наивысший уровень у г. Смоленска достигал 1045 см.
Наибольший расход воды р. Днепр у с. Болшево – 83,7 м3/с наблюдался 11.04.1999 г.; у г. Дорогобужа – 1550 м3/с 24.04.1908 г.; у г. Смоленска – 1820 м3/с.
Особых катастрофических явлений в период половодья не наблюдалось.
Летом и осенью реки имеют смешанное дождевое и грунтовое питание. Летне-осенняя межень на рассматриваемой территории обычно наступает в середине мая и заканчивается в третьей декаде ноября. Почти ежегодно летне-осенняя межень прерывается дождевыми паводками в среднем высотой 1,6–2,8 м. Наибольшей высотой и продолжительностью отличаются паводки, проходящие в конце лета и осенью. Наибольшие подъемы уровней воды от выпавших дождей наблюдались в 1917, 1933, 1962 гг.
На реке Днепр у с. Болшево подъем уровня воды достигал 3,47 м (21.07.1962 г.); у г. Дорогобужа – 5,60 м (23. 07,1962 г.); у г. Смоленска – 5,03 м (27.09.1933 г.).
В целом же по высоте паводки уступают весеннему половодью, хотя изредка достигают высоты среднего весеннего максимума. Продолжительность паводков разнообразна и, в зависимости от характера дождей, колеблется от 4 – 6 до 30 – 40 дней. В летне-осенний период поймы затопляются очень редко.
Наименьший расход периода открытого русла на р. Днепр у с. Болшево 0,013 м3/с наблюдался 05 – 10.09.1968 г.; у г. Дорогобужа – 5,20 м3/с – 19.07. – 20.08.1920 г.; у г. Смоленска 10,3 м3/с – 01.09.1901 г.
Зимняя межень более устойчивая, продолжается 3 – 4 месяца. Зимние паводки наблюдаются не ежегодно. Наименьший расход зимнего периода на р. Днепр у с. Болшево 0,002 м3/с наблюдался 26.02, 17.03.1933 г.; у г. Дорогобужа 2.83 м3/с – 28.01.1945 г.; у г. Смоленска 6,24 м3/с – 11.12.1901 г.
Таким образом, самые малые расходы чаще всего наблюдаются зимой, когда река питается только за счет подземных (грунтовых) вод, гидрологическое и гидрохимическое состояние которых будет рассмотрено ниже.
Годовой сток в верховье Днепра у с. Болшево в 2000 г. увеличился на 22% по сравнению с 1999 г. и на 57% по сравнению со среднемноголетним. У г. Дорогобужа увеличение годового стока в 2000 г. по сравнению с 1999 г. произошло на 3% и на 32% по сравнению со среднемноголетним. У г. Смоленска в 2000 г. годовой сток уменьшился по сравнению с 1999 г. на 5%, а по сравнению с многолетним увеличился на 11%. Уменьшение стока у г. Смоленска в 2000 г. произошло из-за неточной экстраполяции многолетней кривой зависимости расходов воды от уровней, так как при высоких уровнях воды (выше 700 см) измерение расходов воды не проводилось.
В целом в 1999–2000 гг. водность рек бассейна Днепра была выше среднемноголетних значений за счет весеннего половодья.
В результате интенсивного использования водных ресурсов не только изменяются количество воды, пригодной для той или иной области хозяйственной деятельности, но и происходит изменение ее качества. Объясняется это тем, что большинство рек является одновременно источниками водоснабжения и приемниками хозяйственно-бытовых, производственных и сельскохозяйственных стоков. Судить о качественных характеристиках воды можно путем сопоставления измеренных показателей с нормативными, характеризующими предельно допустимую концентрацию того или иного вещества в воде водного объекта.
Мониторингом качества поверхностных вод на территории области в 2000 году были охвачены река Днепр, 14 рек ее бассейна (Улица, Мощенка, Лемна, Вопец, Вопь, Нагать, Стабна, Ольшанка, Малая Березина, Свиная, Сож, Остер, Ипуть, Десна), р. Западная Двина, р.р. Лосьмина, Гжать, Держа, Угра в бассейне Волги. Далее приводятся гидрохимические показатели некоторых из них, представленные в «Информационном бюллетене о состоянии поверхностных водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на территории Смоленской области за 2000 год», относящихся к бассейну Днепра.
Река Днепр. На Днепре наблюдения велись наиболее полно. Контроль осуществлялся в 9 пунктах наблюдений (№№8, 9, 10, 12, 18, 21, 22, 23, 28) федерального, территориального и локального уровней.
В районе Дорогобужского промузла отборы проб воды в р. Днепр проводились в створах №№8, 9, 10, 12. Согласно полученным данным, органолептические показатели воды р. Днепр, в основном, соответствуют нормативам, за исключением показателя прозрачности в створах 9 и 10 – 27 см (при норме 30 см).
Показатели ХПК возрастают от 12,2 мг/л в створе выше устья р. Вычевки до 23,3 мг/л (1,5 ПДК) в створе ниже г. Дорогобужа. Концентрации БПК5 также увеличиваются от створа №8 к створу №12 (от 1,9 мг/л до 2,6 мг/л, максимальное значение отмечено в створе №12 – 4,89 мг/л (2,4 ПДК). Из биогенных загрязнителей отмечены концентрации азота нитритов, превышающие ПДК в 4 раза в створе №12 ниже г. Дорогобужа. Из тяжелых металлов превышают ПДК концентрации железа общего, марганца, меди. Необходимо учесть тот факт, что в пунктах наблюдения ГНС Росгидромета, где велись регулярные наблюдения, не определялись концентрации тяжелых металлов. Поэтому оценка воды р. Днепр по этим показателям ведется по данным наблюдений ТЦ «Геомониторинг-Смоленск».
Содержание марганца в водах р. Днепра в створах 9, 10 выше ПДК в 5,8–6,6 раза (0,078–0,089 мг/л), а концентрации меди в этих пунктах наблюдений составили соответственно 0,082 мг/л (61 ПДК) и 0,026 мг/л (19,5 ПДК).
Железо общее (0,14–0,93 мг/л) превышает ПДК на всем участке реки в районе Дорогобужского промузла, максимальные концентрации (6,9 ПДК) отмечены в створе ниже г. Дорогобужа.
Из органических веществ в этих пунктах наблюдений отмечаются фенолы (0,014 – 0,002 мг/л), максимальное содержание (2 ПДК) – в створе ниже г. Дорогобужа.
Ниже по течению р. Днепр в районе г. Смоленска, где оценка качества воды велась в пунктах наблюдений №№18, 21, 22, 23 сохраняются высокие показатели:
ХПК от 17,6 мг/л выше г. Смоленска (створ №18) до 24,1 мг/л ниже г. Смоленска (створ №22);
БПК5 от 2,28 мг/л в створе №18 до 3,2 мг/л в створах №№22, 23.
Воды р. Днепр на этом участке характеризуются высокими концентрациями биогенных загрязняющих веществ: азота аммония – 0,58 мг/л (1,5 ПДК) в г. Смоленске и азота нитритов – 0,045 мг/л (2,2 ПДК) ниже очистных сооружений «Красный Бор» (створ №23).
Тяжелые металлы представлены железом общим, медью и марганцем. Устойчиво высокие показатели железа во всех пунктах наблюдений (0,1 – 0,98 мг/л), максимальное содержание – 9,8 ПДК в створе №11 в г. Смоленске, в створе №22 этот показатель несколько ниже (5,6 ПДК).
Концентрации марганца и меди, определяемые только в пунктах наблюдений ТНС, составили:
медь – 0,049 – 0,09 мг/л (3,6 – 9 ПДК), максимальное значение – в створе №23;
марганец – 0,035 мг/л (26 ПДК) в створе №22 ниже г. Смоленска.
Содержание фенолов в водах р. Днепр увеличивается ниже г. Смоленска до 0,002 мг/л (2ПДК).
К завершающему створу на границе с Беларусью р. Днепр приходит с высокими концентрациями ХПК (22,4 – 24,5 мг/л) и БПК5 – до 2,7 мг/л.
Сохраняется повышенное содержание в воде азота нитритов 0,044 мг/л (2,2 ПДК). Концентрации меди не уменьшаются, максимальное содержание – 0,039 мг/л (29 ПДК). Максимальное содержание железа – 0,8 мг/л (6 ПДК), показатели марганца – 0,051 – 0,063 мг/л (3,9 – 4,7 ПДК).
Концентрация фенолов в замыкающем створе устанавливается на уровне ПДК.
По всей длине р. Днепр концентрации взвешенных веществ колеблются в пределах 2,3 – 10,14 мг/л, значительного повышения концентрации в местах сбросов сточных вод не отмечено.
Показатели минерализации, общей жесткости, РН, окисляемости – в пределах ПДК.
Ионообразующий состав стабилен на всем протяжении реки с незначительными колебаниями и ростом вниз по течению, значительно ниже ПДК:
кальций 35,3 – 61,08 мг/л;
магний 10 – 26,64 мг/л;
натрий, калий 3,75 – 15,5 мг/л;
хлориды 11,2 – 17,3 мг/л;
сульфаты 10,5 – 30,85 мг/л;
гидрокарбонаты 174 – 214,06 мг/л.
Присутствие таких тяжелых металлов, как цинк и кадмий, в концентрациях ниже ПДК, отмечается на всем протяжении реки, а свинец, никель и трехвалентный хром наблюдаются, начиная со створа №22 (ниже г. Смоленска) также в пределах ПДК.
Таким образом, на основе приведенных данных можно сделать следующие выводы:
Концентрация биогенных загрязнителей в водах реки Днепр (азота нитритов, азота аммония) в створах ниже г. Дорогобужа и ниже г. Смоленска высокая, превышающая ПДК практически по всем показателям, что указывает на значительную антропогенную нагрузку на этих участках реки и недостаточную очистку сточных вод, сбрасываемых в Днепр;
Повышенные показатели ХПК и БПК5 практически на всем протяжении реки говорят о значительном загрязнении органическими веществами.
Анализ данных мониторинга качества поверхностных вод за период с 1994 по 2000 год свидетельствует о том, что наряду с антропогенным загрязнением солями тяжелых металлов существует значительное природное загрязнение р. Днепр, о чем свидетельствует наличие фоновых концентраций железа общего, меди и марганца, превышающих ПДК.
Судя по имеющимся результатам наблюдений в 2000 г. уровень загрязнения р. Днепр не снизился, но, несмотря на значительное существующее загрязнение, река, в основном, не утратила самоочищающей способности. Повышение концентраций загрязняющих веществ наблюдается преимущественно в местах сосредоточения промышленности и населения. (2).
Река Ипуть. Гидрохимические наблюдения велись в створах №№34 (территориальный уровень) на границе с Беларусью (вход), 35 (локальный уровень) в п. Ершичи (выше в/з ОАО «Ершичилен»), 36 на границе с Брянской областью (выход).
В пробе, отобранной в створе №34, концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК по 11 показателям. Здесь были отмечены: недостаток растворенного кислорода (5,2 ПДК), низкий показатель прозрачности (7,5 ПДК), повышенные концентрации ХПК (6,6 ПДК) и БПК5 (5,1 ПДК).
Зафиксированы высокие концентрации тяжелых металлов: железа общего (82,1 ПДК), марганца (144,9 ПДК), меди (39,8 ПДК), цинка (2,1 ПДК), а также азота аммония (4,0 ПДК), фенолов (6,0 ПДК) и фосфора фосфатов (4,0 ПДК).
В створе №34 сохраняются устойчиво высокие показатели ХПК (3,3 ПДК) и БПК5 (6,2 ПДК).
Повышенные концентрации загрязняющих веществ на входе объясняются антропогенным загрязнением и природными условиями (сильная зарастаемость русла, болотистая местность, тяжелые грунты).
К створу №35, на границе с Брянской областью, происходит снижение всех загрязняющих компонентов от входа на территори