Экологическая характеристика водных ресурсов Костанайской области

Экологическая характеристика водных ресурсов Костанайской области

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский социально технический университет

имени академика З. Алдамжар

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

На тему: «Экологическая характеристика водных ресурсов Костанайской области»

по специальности 050608 - «Экология»

Выполнил М. В. Полевиков

Научный руководитель:

Белан Ольга Ренатовна

К.б.н., доцент

Костанай 2010

Содержание

Введение

. Литературный обзор

.1 Источники пресной воды

.2 Использование пресных вод

.3 Загрязнение материковых вод

. Физико-географическая характеристика района исследования

. Методы исследования

. Исследование состояния водных ресурсов

.1 Характеристика водохранилищ Костанайской области

.2 Использование водных ресурсов отраслями экономики

.3 Анализ состояния качества водных ресурсов

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Большая часть нашей планеты составляет вода океанов и морей. Однако, несмотря на обилие жизни в океане, для человека особенно важны запасы пресной воды, т.е. воды с низким, менее 1 г/л, содержанием солей. Пресные воды составляют ничтожную долю от общих запасов воды в природе. И эти малые запасы подвержены загрязнению и истощению. Ухудшение качества и загрязнение воды связано с попаданием как непосредственно в воду рек и других водоемов, подземные воды, так и через атмосферу и почвы загрязняющих веществ, продуктов деятельности человека. Источниками загрязнения поверхностных вод являются сбросы промышленных предприятий, отходы сельскохозяйственных производств, бытовые сбросы. Этот вид загрязнения пресных вод (антропогенный) наиболее опасен и становится все более угрожающим для здоровья людей и состояния жизни на Земле.

Издревле в народе бытует поговорка: «Вода - это жизнь». И по сей день она не утратила своего значения. Значение воды в мировом хозяйстве огромно. Она находит применение во многих отраслях: в энергетике, промышленном, коммунальном водоснабжении, а также при орошении сельскохозяйственных угодий. В ряде случаев ее используют не только для водозабора, но и в качестве транспортных магистралей, рекреационных зон, водоемов для рыбного хозяйства.

Вода, как и воздух, является количественно неисчерпаемым природным ресурсом, но человеку и всему живому в биосфере нужна не просто вода как вещество с формулой H2O, а вода определенного качества, т.е. имеющая определенные прозрачность, температуру, сопутствующие примеси и т.п. Проблема защиты водных ресурсов от загрязнения и истощения является в настоящее время важной частью общей проблемы охраны окружающей среды обитания.

Республика Казахстан богата всеми видами природных ресурсов. И только одним из них она ограничена - это водой. Казахстан обладает небольшим объемом водных ресурсов и, согласно международным стандартам, характеризуется как страна с «ограниченными водными ресурсами». Поэтому вода является стратегическим запасом страны. Изучение состояния поверхностных вод, динамики ее и качества является актуальной проблемой и имеет теоретическое и практическое значение [1, 2,3].

Вода является не только важным, но и незаменимым видом природных ресурсов. Водосбережение и рациональное использование водных ресурсов одна из главных задач для республики. Водные ресурсы играют большую роль в создании материально- технической базы страны, это национальное богатство, требующее строгого учета, охраны от загрязнения, экономного и планомерного использования в народном хозяйстве [4].

В связи с этим, в настоящее время, проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной. Обеспечение населения Костанайской области качественной питьевой водой является одной из важных задач в связи с загрязнением водоисточников, ухудшением экологической обстановки, неудовлетворительным техническим состоянием систем водоснабжения [5,6].

Сложность исследования качества воды Костанайской области связана с тем, что большое количество водных ресурсов формируется за ее пределами. Это значит, что вопросы водообеспечения и загрязнения водных ресурсов выходит за рамки сугубо национальных проблем и решать их необходимо на международном уровне [7,8,9].

Цель работы. Охарактеризовать экологическое состояния водных ресурсов Костанайской области

Задачи:

Изучить и обобщить информацию по состоянию водных ресурсов Костанайской области.

Проанализировать использование водных ресурсов отраслями экономики.

Исследовать состояние качества водных ресурсов.

Определить важнейшие источники и факторы загрязнения воды.

1 Литературный обзор

.1 Источники пресной воды

Из общего количества воды на Земле столь нужная для человечества пресная вода составляет немногим более 2% от общего объема гидросферы или 37526,3 тыс. км3 (табл. 1).

Таблица 1

Мировые запасы пресной воды

Источники пресной водыОбъем, тыс. км3Пресная вода в озерах и других внутриконтинентальных водоемах125Пресная вода в ручьях, реках и т.д. (в среднем)1,25Грунтовые воды (до глубины 0,8 км от поверхности)4200Грунтовые воды (на глубине от 0,8 до 4 км) 4200Пресная вода в ледниках и полярных ледяных шапках29000

Нужно учесть, что основная часть пресных вод (около 70 %) заморожена в полярных льдах, вечной мерзлоте, на горных вершинах. Воды в реках и озерах составляют лишь 3 %, или 0,016% от общего объема гидросферы. Таким образом, воды, пригодные для использования человеком, составляют ничтожную часть общих запасов воды на Земле. Проблема усложняется еще и тем, что распределение пресной воды по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных стоков.

На Земле становится все больше мест, где пресной воды катастрофически не хватает. Для получения дополнительного количества воды, бурят глубокие скважины, строятся водоводы, акведуки и новые водохранилища [10].

Пресную воду мы получаем либо из подземных водоносных горизонтов, либо из поверхностных водоемов, т. е. из природных озер и рек или из водохранилищ, созданных руками человека. При этом на долю поверхностных вод пришлось около 80 %, а подземных вод около 20 %. Такой прирост потребления воды определяется главным образом возросшими потребностями промышленности и расходами на ирригацию

Существуют и другие способы получения воды, пригодной для питья. В некоторых промышленно развитых районах обессоливание, или опреснение, морской воды каким-либо способом, например с помощью перегонки, может сделать даже океаническую воду пригодной для питья. Там, где воды очень мало, люди собирают в цистерны дождевую воду, чтобы использовать ее для своих нужд. Однако увеличение запасов воды таким дорогостоящим способом незначительно. В общем люди всецело полагаются на пресные подземные и поверхностные воды как источники питьевой воды [11].

Плотина, перекрывающая реку, останавливает течение воды, образуя водохранилище. Она пропускает через водосбросы лишь такое количество воды, которое обеспечивает ее течение ниже, и удерживает воду выше по течению для того, чтобы постепенно выпускать ее потом, когда напор потока снизится [12]. Водохранилище увеличивает количество воды, доступной для человека и окружающей природы. Без водохранилища не возможно устойчивое использование речных ресурсов, а из водохранилища любой город может постоянно без перебоев забирать необходимое количество воды.

Таким образом, наземные водохранилища - выравнивает поступление пресной воды во времени; собирая большие ее массы в благоприятные сезоны, он делает воду доступной в периоды, когда наблюдается ее дефицит. В противоположность этому водоносные горизонты, являющиеся естественными подземными резервуарами, в которых вода содержится до того момента, когда она перейдет в поверхностные воды озер и рек. Водоносные горизонты могут быть огромными, простираться на сотни километров; объемы воды в таких горизонтах огромны.

По своему качеству вода из наземных водохранилищ отличается от подземных вод. В поверхностных водах всегда содержатся различные взвеси, часть которых оседает на дно, другая же остается в воде. Кроме того, в поверхностных водах, как правило, присутствуют органические соединения, попадающие туда с городскими и сельскохозяйственными стоками. Поэтому, если поверхностные воды используются для питьевых целей, они должны проходить цикл полной очистки. Очистка поверхностных вод необходима для удаления неприятного вкуса, цвета и запаха, а также для того, чтобы сделать воду прозрачной и освободить ее от опасных химических соединений и болезнетворных организмов.

Вода, извлекаемая из водоносных горизонтов, намного чище, особенно если этот горизонт долго не эксплуатировался или не был сильно истощен. В подземных водах, кроме того, содержится большое количество растворенных минеральных солей. В грунтовых водах нет водорослей, поскольку они лишены солнечного света. Вода достигает водоносного горизонта, просачиваясь через мощные слои почвы, содержание в ней бактерий и вирусов много ниже, чем в надземных водах. Однако для подземных вод характерен запах сероводорода, возникающий в результате разложения бактериями органического вещества, которое происходит в отсутствие кислорода [13].

Грунтовая вода может оказаться загрязненной химическими веществами, нефтепродуктами и микроорганизмами, находящимися в значительных количествах на поверхности земли. Поскольку смена воды в водоносных горизонтах происходит крайне медленно, занимая нередко нескольких столетий, в ней могут накапливаться различные микроорганизмы и концентрироваться химические элементы. Поэтому грунтовые воды могут быть крайне ненадежным источником питьевого водоснабжения - попадание в них различных загрязнителей может сделать их непригодными для целых поколений.Водохранилища бывают двух типов: одноцелевые и многоцелевые. Одноцелевые водохранилища выполняют лишь одну функцию, такую, например, как хранение государственного запаса воды. И функция эта сравнительно проста - выпускать только такое количество воды, которое необходимо. Государственный запас воды включает воду для питья и бытовых нужд, для промышленных целей, а также для полива. Многоцелевые водохранилища могут служить различным целям: это и хранение государственного запаса воды, ирригация и судоходство; они могут использоваться также для организации отдыха, для производства электроэнергии, для защиты от наводнений и для обеспечения природоохранных мероприятий [14].

Ирригационная вода предназначена для обеспечения урожаев, ее использование часто сезонное, с большими расходами в жаркое время года. Пригодность рек для судоходства может поддерживаться постоянным сбросом воды в течение года. Для производства электроэнергии требуются и постоянные сбросы воды, и высокий ее уровень. Для защиты от наводнений необходимо, чтобы водохранилище сохранялось, насколько это возможно, но не было полностью заполненным. Природоохранные мероприятия предполагают сброс воды во время ее низкого уровня, для того чтобы защитить водные и околоводные виды растений и животных. Такие сбросы воды разбавляют сточные воды, делая их менее токсичными для биоты. Они позволяют также вытеснить соленую воду из эстуариев, поддерживая подходящую среду обитания чисто эстуарных видов [15].

Процессы в водохранилищах, используемых для этих разнообразных целей, гораздо более сложны, чем процессы в одноцелевых водохранилищах, поскольку некоторые из этих целей противоречат друг другу. Водохранилища могут оказывать существенное воздействие на окружающую среду.

Грунтовые воды выполняют более ограниченный набор функций, чем поверхностные. Во многих городах грунтовые воды являются единственным источником водоснабжения. В сельских районах, где стоимость строительства и расширения водораспределительной системы очень высока, люди для удовлетворения своих потребностей в воде пользуются колодцами. Грунтовые воды применяются также для орошения; это обычная практика в сельскохозяйственных районах, где мало поверхностных вод или где строительство оросительных каналов чересчур дорого [16].

Грунтовые воды выполняют еще одну довольно незаметную и до конца еще неоцененную функцию. Они подпитывают и часто не дают пересыхать летом ручьям и небольшим рекам, которые могут быть использованы в качестве источника воды.

Фактически в мировых ресурсах пресной воды ресурсы подземных вод намного превосходят ресурсы поверхностных (табл.1). Однако представление о неограниченных их запасах обманчиво, потому что грунтовые воды накапливаются очень медленно в течение сотен и даже тысяч лет. Скорость извлечения грунтовых вод не соответствует скорости притока новых объемов воды; заполнение водоносного горизонта происходит в результате такой же медленной постоянной фильтрации, которая имела место в прошлом. Кроме того, грунтовые воды на глубине более 0,8 км часто содержат слишком много солей, чтобы использовать их в качестве воды для питья и орошения.

Использование грунтовых вод дает потребителям целый ряд преимуществ. Во-первых, поскольку грунтовая вода порой располагается вблизи пункта ее использования, можно экономить на прокладке труб, а нередко и на стоимости откачки. Во-вторых, можно обеспечить устойчивый выход воды в течение долгого времени как в сухие, так и во влажные сезоны. Это преимущество, однако, может оказаться иллюзорным, если водоносный горизонт истощен последовательными чрезмерными откачками. В-третьих, в слаборазвитых районах грунтовые воды обычно не подвержены бактериальному, вирусному или химическому загрязнению.

Существуют и исключения из этих общих характеристик качества. Грунтовая вода может оказаться загрязненной химическими веществами и микроорганизмами. Если в грунтовые воды попадут болезнетворные микроорганизмы, они могут оставаться там, в течение жизни многих поколений, поскольку смена воды в водоносных горизонтах происходит крайне медленно, занимая нередко несколько сотен лет. Другим негативным фактором, является то, что, по мере того как скважины углубляются, количество «вкусной» воды начинает уменьшаться. Вода, выкачиваемая с больших глубин, - это древняя вода, которая растворяла в себе минеральные соли из почвы, возможно, в течение тысячелетий. Мы называем такие насыщенные минеральными солями воды минерализованными. Если содержание солей высокое, то вода не будет способствовать увеличению урожаев и может даже погубить почву и растения.

Сколько же воды можно изымать из водоносного горизонта, чтобы не причинить ущерба ее запасам? Как и в случае с водохранилищами, это количество зависит от поступления воды в водоносный горизонт. Ежегодный забор воды не должен превышать ежегодное восполнение горизонта - если только потребители воды не хотят, чтобы объем воды в водоносном горизонте начал сокращаться. В некоторых районах скорость забора воды превышает скорость ее восполнения, и уровень воды в водоносных горизонтах понижается [17]. Известно, что в пустынных областях дожди лишь изредка пополняют водоносный горизонт. В течение многих лет в результате испарения в атмосферу улетучивается большая часть воды с поверхности. Только в особо влажные годы воды оказывается достаточно для того, чтобы часть ее пополняла водоносный горизонт. Поскольку водоносные горизонты восстанавливаются очень медленно, казалось бы, разумно избегать любого длительного использования грунтовых вод, когда вода забирается со скоростью, превосходящей скорость ее естественного восполнения. Следует активно избегать орошаемого земледелия, на которое тратятся грунтовые воды намного быстрее, чем происходит их возобновление.

Несмотря на то, что новых источников воды становится все меньше, часто и сейчас можно удовлетворить растущие потребности в ней. Один из очевидных способов этого - побудить людей экономить воду. Добиться этого, в частности, можно, повысив плату за воду, поскольку тогда люди будут искать способы ее экономии. Экономить можно везде: в быту, в промышленности и в сельском хозяйстве.

Имеется и другой способ удовлетворить растущие потребности в воде без создания новых источников - это соединение и совместное использование уже существующих систем. Необходимо комплексное использование грунтовых и поверхностных вод. Поскольку запасы поверхностных вод не столь постоянны, как запасы грунтовых, т. е. доступное количество первых может меняться в разное время, грунтовые воды могут использоваться для того, чтобы заполнять периоды нехватки воды. Грунтовые воды компенсируют недостаток поверхностных вод, стабилизируя их запас на более высоком уровне без экстенсивного использования самих грунтовых вод.

Во многих районах часто можно создавать запасы воды, не нанося при этом значительного ущерба природе; для этого необходимо планировать управление водными ресурсами, которые координируют действия уже существующих водохранилищ. Современная инженерная наука нашла методы для того, чтобы путем объединения управлять независимыми речными системами таким образом, что выход воды из таких систем превосходил тот, который получается при их независимом использовании. Это означает, что резервуары, образующие систему, способны устойчиво давать больше воды, если спуск воды из них синхронизирован и объединен, чем, если бы каждый из них управлялся индивидуально. Создать объединенные системы главных водных источников района с целью предотвратить возможные нарушения в водоснабжении. Если бы коммуникации были объединены, то районы, имеющие избыток воды, могли бы отдавать ее часть тем районам, которым воды не хватило. Соединение водохранилищ в единую систему и единое управление ими - это нововведения которые могут сохранить для будущих поколений достаточные запасы воды, не требуя новых источников и новых плотин.

Было принято немало проектов увеличения водоснабжения, которые предусматривают строительство новых плотин для создания запасов воды и предупреждения наводнений, новых каналов, гидроэнергетических установок, очистку водоемов и переброску воды из одного района в другой. Один из таких шагов - постройка небольших плотин на речках, являющихся собственностью фермеров; образующиеся в результате этого пруды можно использовать как источник воды для орошения. В районах с пористой почвой на частных землях с помощью плотин могут быть построены системы прудов. Вода, фильтруясь через такую почву, будет пополнять запас грунтовых вод под территорией фермы. Канавы, прорытые поперек направления текущих поверхностных и грунтовых вод, также можно использовать для пополнения запасов грунтовых вод.

Новой технологией, опробованной пока лишь экспериментально, является нагнетание сжатого воздуха в скважины для того, чтобы вытолкнуть воду из ненасыщенной зоны вниз, под уровень грунтовых вод. Эта вода, удерживаемая капиллярными силами в верхней ненасыщенной зоне, обычно очень медленно просачивается вниз к водоносному горизонту.

Законодательной основой по водному фонду Республики Казахстан является водный кодекс РК, рассмотрим некоторые положения.

Статья 6. Водные ресурсы

Водные ресурсы Республики Казахстан представляют собой запасы поверхностных и подземных вод, сосредоточенных в водных объектах, которые используются или могут быть использованы.Статья 13. Подземные водные объекты

. водоносные зоны, горизонты и комплексы горных пород;

. бассейн подземных вод;

. месторождения и участки подземных вод;

. естественный выход подземных вод на суше или под водой;

. обводненные участки недр.

Статья 34. Основные принципы государственного управления в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения. Государственное управление в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения основывается на принципах:

. государственного регулирования и контроля в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения;

. устойчивого водопользования - сочетания бережного, рационального и комплексного использования и охраны вод;

. создания оптимальных условий водопользования, сохранения экологической устойчивости окружающей среды и санитарно-эпидемиологической безопасности населения;

. бассейнового управления;

. разделения функций государственного контроля и управления в области использования и охраны водного фонда и функций хозяйственного использования водных ресурсов.

Статья 35. Основные задачи государственного управления в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения Основными задачами государственного управления в области использования и охраны водного фонда, водоснабжения и водоотведения являются:

. анализ и оценка водообеспечения отраслей экономики, состояния водоснабжения и водоотведения населенных пунктов, выявление недостатков и определение мер по их устранению;

. определение располагаемых объемов водных ресурсов, их качества и наличия прав пользования ими;

. разработка основных направлений совершенствования технологий в области водоснабжения, водоотведения и охраны вод;

. прогноз и организация мероприятий по увеличению объемов располагаемых водных ресурсов и рациональному перераспределению их для

покрытия дефицита воды;

. установление структуры водопользования с распределением водных ресурсов по приоритетности удовлетворения потребности в воде в зависимости от водности года;

. лимитирование водопользования и сброса возвратных вод на основе научно обоснованных нормативов;

. планирование и соблюдение экологических требований;

. контроль за количественным и качественным состояниями водных объектов и режимом использования вод;

. эффективное управление водными объектами и водохозяйственными сооружениями, находящимися в государственной собственности;

. развитие рынка водохозяйственных услуг;

. совместное с сопредельными государствами управление в области использования и охраны трансграничных вод;

. разработка и реализация отраслевых (секторальных) и региональных программ по гидромелиорации земель;

. обеспечение безопасности водохозяйственных систем и сооружений;

. контроль за состоянием водохозяйственных систем и сооружений, а также за их соответствием требованиям законодательства Республики Казахстан.

Статья 53. Производственный контроль в области использования и охраны водного фонда.

. Производственный контроль в области использования и охраны водного фонда осуществляется на основании правил первичного учета вод, утверждаемых уполномоченным органом, по согласованию с уполномоченным государственным органом в области охраны окружающей среды, уполномоченным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения, уполномоченным государственным органом в области промышленной безопасности.

. Производственный контроль в области использования и охраны водного фонда обеспечивается физическими и юридическими лицами, осуществляющими право специального водопользования.

. Производственный контроль в области использования и охраны водного фонда осуществляется на основании приборов учета вод, аттестованных в порядке, установленном Законом Республики Казахстан "О техническом регулировании.

Статья 54. Государственная экспертиза в области использования и охраны водного фонда

. В области использования и охраны водного фонда осуществляются следующие виды государственной экспертизы:

.1 государственная экспертиза деятельности, влияющей на состояние водного объекта;

.2 государственная экспертиза предпроектной и проектной документации на строительство и реконструкцию, эксплуатацию, консервацию и ликвидацию хозяйственных и других объектов, влияющих на состояние водных объектов;

.3 государственная экспертиза запасов подземных вод и геологической информации о подземных водных объектах;

.4 государственная экспертиза соответствия водохозяйственных и промышленных гидротехнических сооружений требованиям чрезвычайных ситуаций;

.5 государственные санитарно-эпидемиологическая и экологическая экспертизы.

. Государственная экспертиза деятельности, влияющей на состояние водного объекта, осуществляется для оценки воздействия данной деятельности на окружающую среду и принимаемых управленческих и хозяйственных решений. Государственная экспертиза деятельности, влияющей на состояние водного объекта, является обязательной.

. Государственная экспертиза предпроектной и проектной документации на строительство и реконструкцию, эксплуатацию, консервацию и ликвидацию хозяйственных и других объектов, влияющих на состояние водных объектов, осуществляется с целью проверки ее соответствия исходным данным, техническим условиям и требованиям нормативных документов, утвержденных уполномоченным государственным органом по делам архитектуры, градостроительства и строительства и уполномоченным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения.

. Государственная экспертиза запасов подземных вод и геологической информации о подземных водных объектах осуществляется уполномоченным органом по изучению и использованию недр.

. Государственная экспертиза соответствия водохозяйственных и промышленных гидротехнических сооружений требованиям чрезвычайных ситуаций осуществляется уполномоченным органом в области чрезвычайных ситуаций и уполномоченным органом в области промышленной безопасности.

. Государственные санитарно-эпидемиологическая и экологическая экспертизы осуществляются соответственно уполномоченным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения и уполномоченным государственным органом в области охраны кружающей среды.

. Порядок проведения государственной экспертизы определяется законодательством Республики Казахстан.

Статья 55. Экологические требования при использовании водных бъектов и водохозяйственных сооружений

.