WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи







Заносова Валентина Ивановна



ВОДНО-РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО

РЕГИОНА И ЕГО РОЛЬ В УСТОЙЧИВОМ РАЗВИТИИ

МЕЛИОРАТИВНО-ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ СИСТЕМ АПК

(на примере Алтайского края)


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Специальность 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель



Барнаул – 2011

Работа  выполнена в  ФГОУ  ВПО  «Алтайский  государственный  аграрный университет» на кафедре гидравлики, сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения и Институте водных и экологических проблем СО РАН в лаборатории регионального природопользования

Научный консультант:         доктор биологических наук, профессор

Макарычев Сергей Владимирович

Официальные оппоненты:        доктор сельскохозяйственных наук, профессор

                                       Русаков Владимир Николаевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Мажайский Юрий Анатольевич

доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Давыдов Александр Степанович


Ведущая организация:        ФГОУ ВПО «Московский государственный

университет природообустройства»

Защита состоится «10»        ноября         2011 г. в        900         часов на заседании диссертационного совета Д 220.002.03 в Алтайском государственном аграрном университете по адресу: 656099, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98. Факс (3852) 62-83-96.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета

Автореферат разослан «                »                        2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета                                        Н.Н. Чернышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Переход России к новой системе экономических отношений обусловливает необходимость создания системы управления использованием и охраной водных ресурсов, основанной на принципах устойчивого развития.

Целью водохозяйственной политики, как и следует из ее определения, является оптимизация совокупности продуманных, концептуально-обусловленных запланированных действий в продвижении к достижению и поддержанию состояния устойчивого водопользования, что будет знаменовать решение проблемы водообеспечения и баланс ее социального, экологического и экономического аспектов.

В РФ и ее регионах мелиоративно-водохозяйственная отрасль агропромышленного комплекса (АПК) выполняет важные народнохозяйственные задачи: снабжает водой сельское население, основные сферы производства, строит и эксплуатирует мелиоративные и водохозяйственные системы, выполняет природоохранные мероприятия. Экологически безопасное, экономически эффективное и социально ориентированное развитие АПК в значительной мере зависит от состояния и функционирования мелиоративно-водохозяйственных систем.

Неблагоприятная обстановка, сложившаяся в сфере водопользования, связана с целым комплексом вопросов, имеющих место на всех стадиях водохозяйственной деятельности: забора, использования, воспроизводства, защиты водных ресурсов и т.д. В этих условиях особое значение приобретает проблема повышения эффективности использования водных ресурсов.

Приоритетной задачей устойчивого водопользования регионов является обеспечение населения, сельскохозяйственных объектов и мелиоративных систем водными ресурсами, главным образом, из подземных горизонтов, в необходимом количестве и нормативного качества. Управление ресурсами подземных вод происходит по административному принципу, т.е. через субъекты федерации, а изучение природных условий проводится с учетом бассейнового подхода. Поэтому в современных условиях необходимо сочетание административного и бассейнового принципов управления, которое декларируется «Водным кодексом РФ» (ст. 69), но не реализуется на практике.

Учеными России разработаны многие вопросы указанной проблемы, решены отдельные задачи управления, реализуются некоторые механизмы. Водные ресурсы, их особенности и функциональная структура, возможность их рационального использования, которая определяется водно-ресурсным потенциалом территории, изучены  А.Б. Авакяном, О.Ф. Балацким, Ю.Л. Беличенко, А.М.Гареевым, И.В. Гармоновым, Н.И. Коронкевичем, Л.М. Корытным, С.Е. Крицким, М.И. Львовичем, Н.Ф. Менкелем, В.В. Мороковым, И.А. Шикломановым и др.

Учение о природных территориальных комплексах имеет большое практическое значение для сельского хозяйства и мелиорации земель. Ландшафтный подход в природообустройстве развивали в своих работах С.Ф. Аверьянов, И.П. Айдаров, С.Я. Безднина, В.Е. Викулов, Ю.И. Винокуров, А.И. Голованов, М.С. Григоров, А.Г. Емельянов, Ю.А. Израэль, Д.М. Кац, А.Н. Каштанов, Б.М. Кизяев, Д.В. Козлов, А.Н. Костяков, В.Н. Краснощеков, И.П. Кружилин, Ю.А. Мажайский, Г.А. Сенчуков, В.Б. Сочава, В.В. Шабанов, И.Н. Угланов и другие ученые.

Однако, изменения, происходящие как в экономике страны, так и в ее экологической ситуации, вызывают необходимость дополнительного углубленного исследования проблем рационального использования водных ресурсов, их охраны и восстановления на основе геосистемного подхода к природопользованию. Эта сложная проблема пока еще не получила адекватного анализа и находится в стадии изучения как в методическом, так и прикладном аспектах.

В регионах с интенсивным антропогенным прессингом на природную среду при решении проблемы водопользования важную роль играет качественная и количественная оценка состояния подземных вод зоны активного водообмена. В настоящее время отмечается низкая эффективность использования подземных вод и существует природная предрасположенность территории к возникновению водно-экологических проблем, решение которых возможно на основе комплексных водохозяйственных исследований.

Все это обусловливает острую необходимость и актуальность изучения водно-ресурсного потенциала как части природного потенциала социально-экономического развития территории, поиска и научного обоснования методов повышения эффективности его использования.

Изложенное выше служит основанием выбора темы исследования. В диссертации предложен подход к решению вопросов управления водохозяйственной деятельностью на региональном (бассейновый подход) и топологическом (сельские административные районы) уровнях с позиций принципов устойчивого развития АПК.

Цель и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы заключается в разработке методологических основ оценки эффективности использования водных ресурсов, научно обоснованных комплексов и технологий восстановления и функционирования мелиоративно-водохозяйственных систем и методических основ управления использованием и охраной подземных вод региона, обеспечивающих устойчивое развитие АПК.

В соответствии с поставленной целью диссертационного исследования в работе были определены и решались следующие задачи:

  • проведение анализа количественного и качественного состояния водно-ресурсного потенциала и масштабов его использования в различных секторах экономики Западной Сибири;
  • исследование роли и функций  водного фактора для обеспечения устойчивого развития региона;
  • анализ теоретических, методологических и методических подходов к изучению ресурсов подземных вод для разработки алгоритма исследования;
  • изучение и анализ природных факторов формирования химического состава подземных вод Верхнеобского артезианского бассейна для оценки их естественного потенциала;
  • разработка методики оценки эффективности использования водных ресурсов и обоснование предложенной методики для разработки рекомендаций по совершенствованию системы управления мелиоративно-водохозяйственным комплексом Алтайского края;
  • разработка научно-обоснованных рекомендаций по оптимизации водопользования, управлению качеством воды и регулированию процесса рационального водопользования в АПК Алтайского края.

Методологические основы и методы исследования. Теоретической и методологической основой исследований являются фундаментальные труды отечественных и зарубежных ученых по проблемам функционирования и развития геосистем, биосферы, механизмам управления сложными системами, проблемам оценки эффективности водохозяйственной деятельности и теории управления использованием и охраной водных ресурсов, а также прикладные исследования в области управления народным хозяйством, природными ресурсами, охраной окружающей среды.

В качестве основного метода исследования применялся системный подход, что позволяет принять в качестве объекта антропогенного воздействия элемент биосферы в виде ландшафта – генетически однородного природно-территориального комплекса. В работе использовались также общенаучные методы сравнительного, статистического и системного анализа, теории оптимальных решений, абстрактно-логический метод, экспертные оценки.

В процессе исследования применялись традиционные, комплексные и компьютерные технологии.

Экспериментальные исследования проводились в районах Алтайского края  при непосредственном участии автора. Информационной базой исследования являются законодательные и нормативно-правовые акты, инструктивно-методические документы в области управления водными ресурсами и водным хозяйством, статистические данные Госкомстата РФ и региональных комитетов по статистике, отчеты по мониторингу отдела  водных ресурсов Алтайского края, фондовые материалы, а также результаты научных исследований.

Объектом исследований является региональный мелиоративно-водохозяйственный комплекс, обеспечивающий потребность территориальной социально-экономической системы в воде.

Предметом диссертационного исследования являются природно-экологические аспекты, возникающие в процессе использования водных ресурсов, и управление ими на основе экосистемного подхода.

Научная новизна диссертационного исследования. Выдвинутые и разработанные в диссертации положения обеспечивают комплексное научное обоснование актуальной проблемы - рационального использования водных ресурсов территории с учетом их региональных особенностей, что способствует повышению устойчивого развития водохозяйственной отрасли.

В диссертации получены являющиеся предметом защиты результаты, научная новизна которых сводится к следующему:

  1. Выявлены региональные особенности состояния водных ресурсов и их использования в различных секторах экономики Западной Сибири.
  2. Обоснована роль водного фактора в социально-экономическом развитии агропромышленного комплекса,  обеспечивающего устойчивое развитие региона.
  3. Предложено определение рационального использования ресурсов подземных вод Алтайского края как совокупность организационных, экономических, экологических, правовых, технико-технологических, направленных на обеспечение сохранения и восстановление водно-ресурсного потенциала.
  4. Разработаны основные направления рационального использования подземных вод на основе совершенствования механизма управления водопользованием Алтайского края и рассмотрения в качестве объекта мелиоративно-водохозяйственную систему сельского административного района, как основной территориальной единицы.
  5. Разработаны методологические основы формирования механизма управления подземными водами, обеспечивающие повышение качества технических и экологических показателей водохозяйственной системы.

Практическая значимость диссертационной работы. Результаты исследований ориентированы на решение прикладных задач повышения эффективности мелиоративно-водохозяйственного комплекса АПК, природоохранных и водоохранных мероприятий с учетом природных, социальных, экологических и других факторов.

Использование рекомендаций по совершенствованию управления водопользованием обеспечит повышение эффективности функционирования мелиоративно-водохозяйственных систем АПК Алтайского края. Предложения, выводы и рекомендации, сделанные в работе, могут стать основой для дальнейших исследований в области повышения эффективности использования природных ресурсов, развития инвестиционного потенциала территории, а также могут быть использованы в учебном процессе учреждений высшего профессионального и послевузовского образования.

Некоторые результаты диссертационных исследований были использованы при разработке подпрограммы ««Водные ресурсы и водные объекты» целевой программы «Экология и природные ресурсы Алтайского края на 2003 – 2010 годы», комплексных программ социально-экономического развития муниципальных образований Панкрушихинского и Шелаболинского районов Алтайского края  на 2008-2017 годы, при выполнении лабораторией регионального природопользования ИВЭП СО РАН проектов «Территориальная организация региональных систем природопользования в Сибири», «Эколого-экономическая оценка современного состояния окружающей среды и разработка принципов устойчивого социально-экономического развития Благовещенского раона Алтайского края в условиях экологического неблагополучия».

Апробация работы. Исследования выполнялись с 1990г. в Институте водных и экологических проблем СО РАН, а с 2005г. в Алтайском государственном аграрном университете.

В 1991-2010гг. основные положения диссертации были представлены в виде докладов на VI всероссийском гидрохимическом совещания (Томск, 1993), на международных конференциях «Экологические проблемы бассейнов крупных рек» (Тольятти, 1998), «Роль обустройства сельских территорий в обеспечении устойчивого развития АПК» (Москва, 2007), «Аграрная наука – сельскому хозяйству» (Барнаул, 2005-2008.) межрегиональных (Душанбе, 1991; Новосибирск, 1996; Рязань, 2004) и региональных научных конференциях (Барнаул, 1991, 2001, 2002; Новосибирск, 2010) конференциях профессорско-преподавательского состава Алтайского государственного аграрного университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 61 печатная работа (лично автора – 22,6 п. л.), в том числе 3 монографии (две - в соавторстве), 13 статей в изданиях, предложенных Перечнем ВАК, сборниках научных статей, материалах конференций, научно-практических семинаров.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 300 страницах, состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка из 270 источников, 15 приложений. Работу иллюстрируют 33 таблицы, 50 рисунков.

Личный вклад автора. В диссертации нашли отражение результаты научных исследований, проведенных в период с 1990 по 2009гг. при непосредственном участии автора в Институте водных и экологических проблем СО РАН и Алтайском государственном аграрном университете. Все исследования выполнялись при непосредственном участии автора на базе лаборатории регионального природопользования ИВЭП СО РАН и кафедры гидравлики, сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения АГАУ. Автор считает своей приятной обязанностью принести искреннюю благодарность директору ИВЭП СО РАН д.г.н. профессору Ю.И. Винокурову, зав. лабораторией регионального природопользования д.г.н. профессору Б.А. Краснояровой и сотрудникам лаборатории С.А. Пустовайт и Н.Я. Ивановой, начальнику химико-аналитического центра ИВЭП СО РАН д.х.н. Т.С. Папиной, зав. кафедрой к.т.н. доценту С.А. Павлову. Особую признательность хочется выразить научному консультанту, доктору биологических наук, ректору Алтайского государственного университета профессору С.В. Макарычеву за научную и организационную помощь.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Водные ресурсы как элемент природного потенциала

социально-экономического развития региона

Преведен анализ водно-ресурсного потенциала, состояния и проблем использования водных ресурсов Западно-Сибирского экономического региона (ЗСЭР), изучается их территориальное распределение.

Вода, как компонент природы, представляет собой лишь потенциальное богатство общества. Только включение воды в производственный процесс переводит ее в категорию экономического ресурса, важнейшим свойством которого является многосторонность использования. Одним из способов определения состояния природных вод является оценка водно-ресурсного потенциала и выявление проблем водопользования.

Западная Сибирь относится к наиболее водообеспеченным регионам России (табл. 1).

Таблица 1 - Ресурсы пресных природных вод

Водные объекты и водопользование

Мировые запасы

Россия

Западная Сибирь

Реки, тыс. км3/год

46,8

4,3

0,602

Озера, тыс. км3

91,0

27,5

0,3

Болота, тыс. км3

11,47

6,8

1,0

Ледники, тыс. км3

24064,1

15,2

0,04

Подземные воды, тыс. км3

23400,0

3415,0

910

Водозабор, тыс. км3/год

3,3

0,092

0,008

Сброс сточных вод тыс. км3/год

0,94

0,059

0,005

Удельная водообеспеченность, тыс. км3/год (на одного человека)

7,8

29,4

38,9

Среди природных вод наибольшее социально-экономическое значение принадлежит речному стоку. Общие ресурсы воды в речных системах Западной Сибири составляют около 14% от суммарного речного стока России.

Территория ЗСЭР характеризуется также удовлетворительной обеспеченностью ресурсами подземных вод, что определяется благоприятными геолого-гидрогеологическими условиями и достаточной увлажненностью большей части ее территории. Подземные воды региона приурочены к двум типам геолого-гидрогеологических структур: Западно-Сибирскому артезианскому бассейну и Саяно-Алтайско-Енисейской гидрогеологической складчатой области. Эксплуатационные ресурсы подземных вод, сосредоточенные в Западно–Сибирском бассейне и Саяно–Алтайской складчатой области, составляют около 1400м3/с, подавляющая часть (1290м3/с) находится в артезианских бассейнах сложной Западно–Сибирской гидрогеологической области. Речные и подземные  воды являются основой водного фонда Западной Сибири.

Водообеспеченностъ региона в целом высокая и превышает средний показатель России в 1,3 раза. Однако территория Западной Сибири характеризуется неравномерным распределением водных ресурсов. В некоторых регионах периодически возникает дефицит водных ресурсов: в засушливой степной части Алтайского края, Омской и Новосибирской областях, а также в Кемеровской и Томской областях, испытывающих качественное истощение вод, связанное с их загрязнением.

Экосистемы значительного количества бассейнов рек Западной Сибири испытывают длительное техногенное воздействие. В поверхностные водные объекты ежегодно сбрасывается около 5 млрд. м3 сточных вод. Техногенное загрязнение подземных вод носит мелкоочаговый характер, тяготея к населенным пунктам, животноводческим и птицеводческим фермам, свалкам, местам хранения удобрений и ядохимикатов. На территориях крупных животноводческих комплексов и птицефабрик загрязнение почв приводит к загрязнению подземных вод азотными соединениями и тяжелыми металлами, а в отдельных случаях - пестицидами.

Одним из крупных водопотребителей является агропромышленный комплекс (АПК): крупнейший, социально значимый сектор экономики России. Экологически безопасное, экономически эффективное и социально ориентированное развитие АПК в значительной мере зависит от состояния мелиоративно-водохозяйственного комплекса (МВХК), который  представлен совокупностью инженерных систем и сооружений, функционирование которых обеспечивает решение экологических, технических, экономических и социальных проблем водопользования.

На эффективность водохозяйственных систем в АПК влияют природно-ресурсный потенциал, а также ограничения и условия их функционирования (рис. 1).

Рисунок 1 - Структурно-функциональная схема мелиоративно-водохозяйственного комплекса АПК

Следует заметить, что удовлетворение запросов различных участников водохозяйственного комплекса является весьма сложной задачей, ибо их требования бывают довольно противоречивы и порой не могут быть разрешены одновременно.

В результате анализа водно-ресурсного потенциала и его использования в МВХК Западной Сибири выявлен широкий круг нерешенных проблем, связанных с нерациональным использованием водных ресурсов, их загрязнением и истощением. Поэтому основной задачей  в области использования, охраны и восстановления водных объектов является обеспечение устойчивого водопользования, что связано с необходимостью разработки нового подхода к безопасной эксплуатации МВХК с учетом его многопланового характера.

Глава 2. Методологические основы и теоретическая база исследований

Представлены результаты теоретического обоснования содержания и определения геосистемного природопользования, исследуется нормативно-правовая база и система управления использованием и охраной водных ресурсов, изучена структура мелиоративно-водохозяйственного комплекса, его современное состояние и проблемы развития, обосновывается роль водного фактора в устойчивом развитии АПК.

Теоретической основой разработки систем регионального природопользования служит концепция устойчивого (сбалансированного) развития, согласно которой учитывается ограниченность водно-земельного потенциала региона, с одной стороны, и необходимость его использования для развития региона, с другой. Данная концепция предполагает минимизацию антропогенных воздействий на природные комплексы и эксплуатацию окружающей среды адекватно ее возможностям. При этом большое значение имеет учет накопленного опыта и традиций природопользования.

В своей работе автор опирался на научные труды ученых и ведущих специалистов в области природопользования. Методологической основой выполненного исследования являются также концептуальные положения и принципы водохозяйственной политики, отраженные в законодательных актах и решениях Правительства РФ, а также в целевых федеральных программах водохозяйственного назначения.

Решение проблем МВХК, по нашему мнению, возможно только на основе разработки методов рационального и комплексного использования ресурсного потенциала региональных и локальных систем природопользования, основанных на ресурсосберегающих и природоохранных технологиях. Обострение экологических проблем требует пересмотра сложившейся практики водопользования. Геосистемное водопользование должно учитывать совместимость водохозяйственных инженерных, социальных, экологических и экономических мероприятий с естественным функционированием природных комплексов.

Для оценки перспектив устойчивого развития МВХК АПК и разработки методологических основ формирования механизма управления водными ресурсами, обеспечивающего повышение качества технических и экологических показателей МВХК, более детально исследованы проблемы сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения Алтайского края.

Выбор в качестве модельного региона Алтайского края продиктован его сельскохозяйственной специализацией, он относится к числу наиболее крупных и экономически значимых аграрных регионов не только Западной Сибири, но и России.

Глава 3. Основные принципы и направления развития мелиоративно-водохозяйственного комплекса аграрного производства Алтайского края

Исследованы системы сельскохозяйственного водоснабжения, техническое состояние водозаборных скважин, водопроводных сетей и сооружений, выполнена  оценка развития водохозяйственных систем, разработаны основные принципы использования водно-ресурсного потенциала  для достижения целей социально-экономического развития края.

В Алтайском крае в последние десятилетия накопились такие же проблемы, как и во всем мелиоративно-водохозяйственном комплексе Западной Сибири и Российской Федерации в целом. Данное понимание проблемы нашло отражение в стратегических документах Алтайского края и  в Концепции федеральной целевой программы «Развитие мелиорации сельскохозяйственных земель России на период до 2020 года». Концепция утверждена распоряжением Правительства РФ от 27 августа 2009 года № 1235-р, в ней предусматривается восстановление и развитие мелиоративного фонда, реализация мер по орошению и повышению плодородия почв на мелиорируемых землях.

Некоторые методологические основы стратегического управления устойчивым развитием аграрного природопользования в регионе рассматриваются в работах Л.М. Бурлаковой, Ю.И. Винокурова, Б.А. Краснояровой и др., однако в них особое внимание уделено земельным ресурсам края. На наш взгляд, для АПК края ключевым приоритетом является развитие мелиоративно-водохозяйственных систем.

Важность сохранения и развития МВХК обусловливается тем, что он имеет многоцелевое назначение и обеспечивает подачу воды для  питьевого и сельскохозяйственного водоснабжения, орошения, а также для обводнения территории и возрождения мелеющих рек и озер.

В настоящей работе обобщены данные о состоянии источников водоснабжения, основных сооружений сельских водопроводных сетей, проблемах их строительства и эксплуатации; предложены варианты их решения путем  модернизации и повышения эффективности систем сельскохозяйственного водоснабжения.

Исследования выполнялись по двум взаимоувязанным направлениям: экологическое и техническое обоснование функционирования систем водопользования, оценка качества подземных  вод с целью устойчивости природных систем при мелиоративном и водохозяйственном воздействиях, защита водных объектов от загрязнения.

Согласно целевой программе по обеспечению населения питьевой водой на 1999-2010 гг. в крае насчитывается 1633 населенных пункта, в них проживает более 1278 тыс. чел, причем водопроводная сеть есть только в городах, рабочих поселках, райцентрах, реже на центральных усадьбах бывших колхозов и совхозов (около 300 пунктов). В остальных – водоснабжение осуществляется децентрализовано, посредством эксплуатации одиночных скважин и шахтных колодцев.

Практически во всех селах технический уровень строительства и эксплуатации водозаборных скважин низок, амортизационный срок большинства из них истек, что ведет к снижению их надежности и производительности. В работе установлены причины уменьшения дебита и предложены мероприятия по его восстановлению .

Степень надежности и эффективности систем сельскохозяйственного водоснабжения во многом определяется техническим состоянием, протяженностью, компоновкой разводящих водопроводных сетей и сооружений на них. Из числа обследованных населенных пунктов охвачено централизованным водоснабжением 18%, децентрализованным – 25%, а в остальных населенных пунктах – системы водоснабжения смешанные (57%).

Общая протяженность водопроводных сетей в сельских населенных пунктах края составляет более 8000 км. Техническое состояние водопроводов, а также проблемы, связанные с их строительством и эксплуатацией типичны для всех населенных пунктов края. Анализ технической характеристики водопроводных сетей, находящихся на балансе коммунальных служб, поселковых администраций и сельсоветов, показал, что износ сетей водопровода колеблется от 10 до 40% (год строительства 1980-1995) до 60-100% (годы строительства 1960-1979). Средний процент износа водопроводов составляет 60-75%. В последние пять лет в среднем за год строится и реконструируется не более 1% от общей протяженности сетей.

Общая норма водопотребления в селах в настоящий момент складывается из хозяйственно-питьевых нужд, полива приусадебных участков, нужд личного скота. Так как четкий учет воды отсутствует, о нормах водопотребления судить затруднительно, но в среднем на сельского жителя приходится не более 50 л/сутки. Для жителя, пользующегося водоразборной колонкой, показатель удельного водопотребления составляет 30 л/сутки, имеющего водопровод в доме - 120 л/сутки, проживающего в благоустроенном доме - 160 л/сутки.

Особую озабоченность вызывает состояние групповых водопроводов – Чарышского, Рубцовского, Тельмановского, строительство которых должно было решить проблемы обеспечения централизованным водоснабжением 285 населенных пунктов равнинной зоны, но разработанные проекты переброски  подземных вод с помощью групповых межрайонных и межхозяйственных водопроводов питьевого назначения практически не были реализованы.

Сложившаяся ситуация с водоснабжением населения питьевой водой в сельских районах края определяется многими факторами, основными из которых являются следующие:

  • расточительное водопользование, использование воды питьевого качества на производственные и технические нужды;
  • большие потери (от 20% и более) питьевой воды у потребителей вследствие отсутствия материальных стимулов экономии воды, низкого качества санитарно-технической арматуры и уровня ее эксплуатации, неэффективного учета и контроля над расходованием воды;
  • неэффективное использование подземных вод в качестве источников централизованного питьевого водоснабжения в результате недостаточной изученности гидрогеологических условий и сложившейся практики проектирования, направленной на применение типовых решений и проектов, которые зачастую не учитывают всех природных и экономических факторов;
  • неудовлетворительное состояние водопроводной сети (25-80%), вследствие износа и обрастания металлических трубопроводов;
  • загрязнение природных источников водоснабжения. Более 60% водозаборов подземных вод не имеют зон санитарной охраны, в пределах существующих – не всегда соблюдается режим хозяйственной деятельности;

– недостаточность бюджетных и внебюджетных инвестиционных ресурсов, выделяемых для  развития системы питьевого водоснабжения.

Выходом из создавшегося положения может быть составление бизнес –планов на строительство и реконструкцию водопроводных сетей отдельных населенных пунктов или района в целом. В качестве одного из механизмов предотвращения некомпетентных решений может быть предложена процедура независимой экспертизы программ и проектов.

Значимым потребителем природных вод является также гидромелиорация, которая остается гарантом ускоренного восстановления АПК, его динамического развития и стабильности сельскохозяйственного производства.

В Алтайском крае накоплен значительный опыт проведения различных видов мелиорации сельскохозяйственных земель, важнейшим из которых является орошение в степной зоне. ФГУ «Управление «Алтаймелиоводхоз» является основной организацией, эксплуатирующей МВХК края, и  входит в десятку крупнейших учреждений мелиоративного комплекса России. В федеральной собственности на его балансе находятся 388 км магистральных каналов с насосными станциями и сооружениями, 9 водохранилищ, в т.ч. Гилевский гидроузел с объемом водохранилища 472 млн. м3, 29 электрифицированных насосных станций, 230 км магистральных трубопроводов, 680 км коллекторно-дренажной сети. Общая стоимость основных фондов составляет 4,258 млрд. руб.

Гидромелиоративное строительство как составная часть водного хозяйства в последние годы на территории края характеризуется снижением объемов инвестиций, что привело к значительному уменьшению гидрогеолого-мелиоративных работ на орошаемых системах. Снизились объемы рекогносцировочных работ, количество скважин наблюдательной сети, а также количество лабораторных исследований (рис. 2).

Рисунок 2 - Объемы гидрогеолого-мелиоративных работ

Из общей площади сельскохозяйственных угодий Алтайского края в  10,9 млн. га, орошаемые земли составляли на 1.01.09г. 70,2 тыс. га, из них функционировало - 29,5 тыс. га, в т.ч. поливалось только 21,5 тыс. га. На площади более  35 тыс. га требуется реконструкция или капитальный ремонт с заменой дождевальной техники, оросительной сети, насосно-силового оборудования. В настоящее время орошением в Алтайском крае занимается 40 хозяйств в 10 районах края, расположенных в основном в степной части региона (табл. 2).

Таблица 2- Динамика изменения площади и состояние орошаемых земель

по районам края (2009г.)

Районы

Площади орошения, га

Состояние орошаемых земель, га (хорошее/неудовлт.)

1994г.

2002г.

2009г.

1994г.

2002г.

2009г.

Немецкий

11799

12318

12663

9584/673

9031/783

9988/607

Рубцовский

21025

11405

9067

12533/5627

6907/3191

46/25/2356

Родинский

9660

8315

8315

9503/157

8191/20

8191/20

Ключевский

7465

7322

4566

4321/373

2420/314

2946/229

Славгородский

6057

5588

5588

4432/575

4132/460

4172/477

Бурлинский

6684

4976

1599

5319/659

3335/693

1247/189

Благовещенский

9087

3862

3460

7832/624

3142/147

2657/108

Михайловский

7246

4746

2196

7160/-

3800/97

2052/14

Кулундинский

5474

5119

1047

5148/324

4292/304

1025/-

Угловский

5565

3979

3979

5492/26

3644/125

3644/125

Всего по краю

156579

101571

70207

134899/

10242

81474/

6535

55978/

4163


С 1994 по 2009г. произошло сокращение площади орошаемых массивов  на 55%. Анализ состояния орошаемых земель показывает, что тенденция развития негативных почвенных процессов и подъем уровня грунтовых вод сохраняется: в 1994г. 86% земель имели хорошее состояние, а в 2009г. - 79%. Незначительное уменьшение орошаемых площадей с неудовлетворительным состоянием (с 7 до 6%) связано только с выводом поливных участков из оборота.

Несмотря на сложную обстановку, сложившуюся на сегодняшний день в отрасли, Алтайский край входит в десятку российских регионов, имеющих наибольшие орошаемые площади. За Уралом он лидирует как по площадям поливов, так и по капитальным вложениям в мелиорацию. Системное обобщение многолетнего опыта развития МВХК в Алтайском крае, а также результатов научных исследований выявили необходимость развития адекватного современным условиям механизма водопользования.

Глава 4. Исследование химического состава подземных вод как

источников хозяйственно-питьевого водоснабжения и орошения

Изучены гидрогеохимические особенности равнинных и предгорных районов, произведена оценка качества подземных вод как источников питьевого водоснабжения, выполнен анализ их ирригационных свойств.

В системе функционирования предприятий АПК качество воды оказывает существенное влияние на доброкачественность и безвредность сельскохозяйственной продукции, жизнеспособность и продуктивность животных и т.п.; в орошаемом земледелии – на плодородие почв, водопотребление, урожайность, качество сельскохозяйственной продукции, а также на сохранность, долговечность и надежность функционирования поливной техники, гидротехнических сооружений.

Приоритетным направлением использования пресных подземных вод является водоснабжение населенных пунктов. Химический состав питьевых вод является важнейшей характеристикой воды с точки зрения ее влияния на здоровье человека. Несмотря на невысокую минерализацию и кажущуюся простоту химического состава природные воды хозяйственно-питьевого назначения представляют собой достаточно сложные многокомпонентные гидрогеохимические системы и на территории Алтайского края отличаются большим разнообразием.

Всего на территории края насчитывается 119 месторождений пресных подземных вод с утвержденными эксплуатационными ресурсами. На большей части месторождений подземные воды (МПВ) оцениваемых водоносных комплексов (горизонтов), в основном, удовлетворяют нормативам. Некондиционность пресным подземным водам и водам с повышенной минерализацией (1-3г/дм3) придают отдельные компоненты (фтор, марганец, железо, барий) и некоторые другие. Из нормируемых элементов отмечается повсеместное пониженное содержание фтора при преобладании значений 0,2-0,5 мг/дм3 и поэтому обязательным условием эксплуатации разведанных МПВ является фторирование подземных вод.

Подавляющее число водозаборов края, эксплуатирующих подземные воды, работают на участках с неутвержденными запасами и представляют собой одиночные скважины. Для оценки качества воды было проведено опробование источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, которым охвачено более 50 сельских населенных пунктов в 16 районах Алтайского края, исследовано более 200 водных проб. Химический анализ воды выполнялся в Химико-аналитическом центре ИВЭП СО РАН (аттестат аккредитации № РОСС RU. 0001.516189). Качество водных проб оценивалось по отношению к действующим нормативам предельно допустимых концентраций (ПДК), изложенных в СанПиН 1.2.4.1074-01. «Питьевая вода…».

Особенностью равнинных районов центральной и западной частей края (Благовещенский, Волчихинский, Родинский, Баевский, Ключевской, Егорьевский, Хабарский и др.) является распространение солоноватых вод практически во всех водоносных горизонтах и комплексах. В этих районах 14 населенных пунктов с населением более 20 тыс. человек используют подземные воды с повышенной минерализацией и жесткостью.

Централизованное и децентрализованное водоснабжение населенных пунктов, расположенных в предгорьях Алтая и Салаира, базируется в основном на использовании пластово-трещинных и трещинно-жильных подземных вод. Особенностью данных вод является их низкая минерализация. Кроме того, для целей водоснабжения здесь используются в основном подземные воды не глубокого залегания, которые в значительной мере подвержены поверхностному загрязнению.

Одним из показателей загрязнения подземных вод является содержание в них тяжелых металлов, в т.ч. токсичных. Концентрация определяемых микроэлементов в напорных подземных водах исследуемой территории  в подавляющем большинстве точек не превышает ПДК, установленных для хозяйственно-питьевых и гигиенических целей. Тем не менее, повышенное по сравнению с фоном содержание таких элементов как хром, свинец, кадмий, ртуть свидетельствует о начале процесса загрязнения подземных вод.  Грунтовые воды, приуроченные к первым водоносным горизонтам в большей степени подвержены загрязнению различными стоками, но, тем не менее, широко используются сельским населением для хозяйственно-питьевых нужд.

В подземных водах отмечено также повышенное содержание соединений железа (от 3до 7 ПДК). Проблема использования подземных вод с повышенными концентрациями железа для питьевых целей стоит очень остро в Зональном, Краснощековском, Кытмановском, Рубцовском, Смоленском, Советском, Тогульском районах. Во многих пробах питьевых вод содержится значительное количество соединений марганца (Третьяковский, Рубцовский, Локтевский, Змеиногорский и др. районы). Аномальные концентрации элемента характерны для подземных вод коры выветривания палеозоя. Проведенные исследования показали, что присутствие тяжелых металлов в подземных водах связано, главным образом, с выносом солей из осадочных пород и выщелачиванием продуктов выветривания горных пород. Повышенные количества марганца, меди, цинка и железа в пресных подземных водах наблюдаются вблизи рудопроявлений. Другим источником поступления микроэлементов в продуктивные водоносные горизонты являются сельскохозяйственные и бытовые сточные воды. Тяжелые металлы, соединения азота обладают высокой биохимической активностью и поэтому, несмотря на их малое содержание, существенно влияют на качество подземных вод.

Одной из причин низкого качества воды, поступающей населению, является высокий износ водопроводных сетей и сооружений.

Результаты исследований свидетельствуют о низком в целом качестве питьевых подземных вод, что обусловлено как природными, так и техногенными факторами. Для решения проблем обеспечения населения края доброкачественной питьевой водой необходимо применение современных технологий водоподготовки с учетом технико-экономических показателей.

Оценка пригодности воды для орошения почв является одной из важнейших проблем гидромелиорации. В предлагаемой работе рассмотрены природные факторы, определяющие химический состав и минерализацию подземных вод. Для оценки пригодности подземных вод для целей орошения с учетом свойств почв и солеустойчивости сельскохозяйственных культур использовались две классификации. Первая предусматривает выделение четырех классов оросительной воды применительно к почвам с различным гранулометрическим составом и емкостью поглощения (табл. 3).

Таблица 3- Оценка качества оросительной воды по минерализации

Класс воды

Минерализация воды для орошения почв

тяжелые почвы, имеющие ППК > 30

средние почвы, имеющие ППК 15-30

легкие почвы, имеющие ППК < 15

I

0,2-0,5

0,2-0,6

0,2-0,7

II

0,5-0,8

0,6-1,0

0,7-1,2

III

0,8-1,2

1,0-1,5

1,2-2,0

IV

> 1,2

> 1,5

> 2,0

Для оценки качества оросительной воды с учетом солеустойчивости сельскохозяйственных культур предложена вторая классификация (табл. 4).

Таблица 4 - Оценка качества оросительной воды по опасности развития

процессов

Группа воды

Группы воды по степени опасности развития процессов

хлоридного засоления

натриевого осолонцевания

магниевого осолонцевания

содообразования

Cl-

Ca2+/Na+

Ca2+/Mg2+

(CO32-+-HCO3-) - (Ca2++-Mg2+)

I

< 2,0

>-2,0

>-1,0

<1,0

II

2,0-4,0

2,0-1,0

1,0-0,7

1,0-1,25

III

4,0-10,0

1,0-0,5

0,7-0,4

1,25-2,5

IV

>-10,0

<-0,5

<-0,4

>-2,5

Примечание: 1. Концентрация ионов, мг-экв/дм3. 2. ППК – емкость поглощения почв, мг-экв/100 г почвы.

Классы и группы воды равнозначны, понижение качества воды по одному из показателей приводит к соответствующему понижению класса. Применение воды I класса не имеет ограничений, вод II, III и IV классов - ограничено, при этом число ограничений возрастает к IV классу. При использовании воды III и IV классов (для орошения почв с высоким естественным плодородием) с целью причинения минимального ущерба им необходимы предварительная подготовка воды (деминерализация, детоксикация, химическая мелиорация и т.д.) и применение соответствующего комплекса агромелиоративных мероприятий.

Согласно принятой методике оценка качества подземных вод произведена по общей минерализации в зависимости от гранулометрического состава почв и величины их поглощающего комплекса (ППК), в результате определен класс воды. Результаты анализа приведены на диаграмме (рис. 3).

Рисунок 3 - Распределение проб воды (%) по классам в зависимости

от минерализации (неоген-четвертичный водоносный комплекс)

Подземные воды оценены также по результатам расчета ирригационных коэффициентов с точки зрения возможности развития негативных почвенных процессов (рис. 4).

Рисунок 4 - Распределение проб воды (%) по данным расчета

ирригационных коэффициентов (неоген-четвертичный комплекс)

Следует отметить, что данные, полученные при дисперсионном анализе химического состава подземных вод, свидетельствуют, что используемые методики ирригационной оценки дают неоднозначные, но сопоставимые результаты. Это объясняется разовым отбором проб воды и различиями природно-климатических и гидрогеологических условий.

Произведенные оценки  качественного состояния ресурсов подземных вод и взаимосвязанной с ними среды позволяют дать комплексную рекомендательную или регламентационную характеристику степени риска или благоприятности их освоения, либо требуемых ограничений их использования.

Глава 5. Стратегическое управление ресурсами подземных вод

и территориальная организация водопользования

Изложены принципы оценки и картирования защищенности подземных вод, научно-методологические аспекты их рационального использования на основе зонирования территории (топологический уровень), предложен механизм управления ресурсами подземных вод.

Основой водохозяйственной политики устойчивого развития АПК являются восстановление и сохранение в стабильном состоянии природных вод с целью гарантированного водообеспечения населения и объектов сельскогохозяйства, или - реализация стратегии устойчивого водопользования.

Устойчивое водопользование должно характеризоваться балансом экономических, социальных и экологических сфер жизни; балансом между экономическими интересами водопользователей, рациональным использованием водных ресурсов, воспроизводством и защитой водных ресурсов. То есть в проблеме водообеспечения можно выделить социальный, экологический и  экономический аспекты, в которых заключается суть всего водного хозяйства. При этом автор не претендует на полноту раскрытия темы в данной диссертационной работе, сосредоточив внимание на основных, наиболее актуальных, на его взгляд, вопросах.

Оценки фактора опасности загрязнения подземных вод необходимы для более четкого понимания действий, требуемых для защиты качества подземных вод. При этом следует отметить, что угроза загрязнения пресных и слабосолоноватых подземных вод представляет во много раз большую опасность, чем угроза их количественной нехватки. Особенно остро стоит вопрос о загрязнение подземных вод, являющихся источником хозяйственно-питьевого водоснабжения.

При изучении и картировании защищенности грунтовых вод Верхнеобского артезианского бассейна, территориально совпадающего с равнинной частью Алтайского края, нами была выполнена качественная оценка природных условий защищенности. Оценка условий базировалась на четырех показателях зоны аэрации: глубина залегания грунтовых вод; литология пород; фильтрационные свойства отложений зоны аэрации. При составлении карты глубин залегания грунтовых вод использованы регионально-типологическая ландшафтная карта в масштабе 1:500000 на уровне местностей с проработкой всего материала в масштабе 1:100000 и последующей трансформацией и данные геолого-литологических разрезов, описанных при бурении разведочно-эксплуатационных скважин на воду.

Качественная оценка природных условий защищенности грунтовых вод  выполнена на основе сопоставления категорий защищенности. Более высоким категориям защищенности соответствует большая сумма баллов. Обоснование баллов, соответствующих разным глубинам залегания уровня грунтовых вод, мощностям и литологии слабопроницаемых отложений, производится исходя из времени достижения фильтрующимися с поверхности земли загрязняющими веществами уровня грунтовых вод. В качестве исходной единицы для оценки баллов принято время фильтрации t1 через зону аэрации, сложенную хорошо проницаемыми породами (к~2 м/сутки) мощностью 10 м. Выделено пять градаций глубин залегания грунтовых вод: до 10, 10-20, 20-30, 30-40, свыше 40м. (табл. 5).

Таблица 5 - Глубина залегания зеркала ГВ, м

H, м

H 10

10<H20

20<H30

30<H40

H>40

Баллы

1

2

3

4

5

Мощности слабопроницаемых отложений в разрезе зоны аэрации разделены на 11 градаций: до 2, 2-4, 4-6, ... 18 - 20 и свыше 20м. По литологии и фильтрационным свойствам слабопроницаемых отложений выделяются три группы: а - супеси, легкие суглинки, (k ~ 0,1-0,01 м/сутки), с - тяжелые суглинки и глины (k < 0,001 м/сутки), b - (промежуточная между а и с) - смесь пород групп а и с (k ~0,01-0,001 м/сутки).

Сумма баллов, обусловленная градациями глубин залегания грунтовых вод, мощностями слабопроницаемых отложений и их литологией, определяет степень защищенности грунтовых вод. По сумме баллов выделяется шесть категорий защищенности грунтовых вод (табл. 6).

Таблица 6 - Категории условий защищенности

Сумма

баллов,

5,5

5,5< 10

10< 15

15< 20

20< 25

>25

Категория

I

II

III

IV

V

VI

Наименьшей защищенностью характеризуются условия, соответствующие категории I, наибольшей - категории VI.

На основе изложенной методики составлена схема качественной оценки условий защищенности (уязвимости) подземных вод равнинной части Алтайского края, которая служит основой для разработки макетов карт среднего и крупного масштаба количественной оценки защищенности подземных вод с выносом на нее основных источников загрязнения (поля фильтрации, участки орошения сточными водами, крупные животноводческие комплексы и др.) и водозаборов подземных вод. Зонирование территории по степени защищенности подземных вод играет ключевую роль при определении приоритетов проведения мониторинга подземных вод (рис. 5).

Рисунок 5 - Схема качественной оценки условий защищенности

подземных вод

На территорию края имеется комплект карт различного масштаба, отражающих количественное и качественное состояние подземных вод. Эти карты выполнены на принципах бассейнового подхода с учетом структурно-морфологических особенностей территории. Однако их использование конкретными водопользователями затруднено, поэтому автор предлагает функциональное зонирование территории в административных границах.

По степени обеспеченности ресурсами пресных подземных вод для хозяйственно-питьевых целей выделено 4 зоны на территории Алтайского края, характеризующие различными осредненными значениями модулей эксплуатационных ресурсов подземных вод (табл. 7).

Зона 1  – ресурсы подземных вод полностью обеспечивают водопотребителей. Площадь этой зоны равна 27717км2 (16% от общей площади) в пределах 10 административных районов, здесь распространены мощные водоносные толщи озерно-аллювиальных отложений четвертичного, неоген-четвертичного, неогенового, палеогенового и верхнемелового возраста.

Таблица 7- Зонирование территории края по степени обеспеченности ресурсами пресных подземных вод

Номер зоны

Обеспеченность ресурсами

Модуль эксплутационных ресурсов, л/скм2

Сельские администаривные районы

Рекомендуемый дебит водозабора, тыс. м3/сут. /глубина скважин, м

Зона 1

полностью обеспечены ресурсами подземных вод (местные подземные воды полностью удовлетворяют потребности рассредоточенного водоснабжения и крупных потребителей)

2-5

Славгородский, Кулундинский, Табунский

10,0-30,0/ от 50-100 до 150-350

1-2

Немецкий Национальный, Ключевской, Заринский, Залесовский

3,0-10,0/ от 50-100 до 150-250

0,5-1

Хабарский, Бурлинский, Михайловский

1,0-3,0/ от 50-100 до 150-250

Зона 2

обеспечены ресурсами подземных вод (местные подземные воды полностью удовлетворяют потребности рассредоточенного водоснабжения и частично крупных потребителей)

0,1-0,5

Благовещенский, Суетский, Родинский, Шелаболихинский, Павловский, Калманский, Первомайский, Тальменский, Косихинский, Троицкий, Бийский, Зональный, Кытмановский, Тогульский, Ельцовский, Целинный, Солтонский, Красногорский, Краснощековский, Чарышский

0,5-1,5 / от 50-100 до 150-250

Зона 3

частично обеспечены ресурсами подземных вод (местные подземные воды полностью удовлетворяют потребности рассредоточенного водоснабжения)

0,05-0,01

Крутихинский, Панкрушихинский, Каменский, Тюменцевский, Ребрихинский, Баевский, Волчихинский, Мамонтовский, Егорьевский, Шипуновский, Алейский, Топчихинский, Змеиногорский, Третьяковский, Усть-Калманский, Усть-Пристанский, Курьинский, Быстроистокский, Петропавловский, Смоленский, Алтайский, Советский, Солонешенский

0,1-3,0/ 20-50 до 100-150

Зона 4

недостаточно обеспечены ресурсами подземных вод (местными подземными водами не может быть полностью удовлетворена потребность рассредоточенных водопотребителей)

0,01-0,05

Завьяловский, Локтевский, Новичихинский, Поспелихинский, Романовский, Рубцовский, Угловский

0,2-1,0 /10-50.

Зона 2 – подземными водами возможно удовлетворение всех рассредоточенных и частично крупных потребителей. Площадь этой зоны равна 59950 км2 (34%) и в ней располагается 20 районов. Воды, рекомендуемые для сельскохозяйственного водоснабжения с минерализацией до 1,5г/дм3, приурочены к четвертичным, неоген-четвертичным, палеогеновым отложениям, а также к палеозойским трещиноватым осадочным образованиям.

Зона 3  - ресурсы подземных вод полностью удовлетворяют потребности рассредоточенного водоснабжения. В пределах зоны площадью 62311 км2 (37%) располагается 23 сельских административных района.

Зона 4  – ресурсы пресных подземных вод не могут удовлетворить потребность рассредоточенных водопотребителей. К этой зоне отнесена площадь края равная 19181 км2 (11%) в пределах 7 административных районов.

В этих районах в связи с отсутствием пресных и солоноватых вод или весьма слабой водообильностью водоносных горизонтов решение проблемы водоснабжения может потребовать создания групповых водозаборов, обеспечивающих водоснабжение большого количества потребителей либо опреснение минерализованных вод.

Для целей орошения засушливых районов степной части края разведаны и утверждены эксплуатационные запасы подземных вод в количестве 459 тыс. м3/сут. на 39 месторождениях, из них подготовлено для промышленного освоения 257,2 тыс. м3/сут, что может обеспечить орошение 24 тыс. га. Фактическое освоение разведанных и утверждённых эксплуатационных запасов подземных вод на цели орошения составляет лишь 16 % (73,5 тыс. м3/сут).  Действующие орошаемые участки работают в основном на неутвержденных запасах, площади их участков обычно составляют 200 – 300га.

По условиям возможного использования подземных вод для целей  орошения выполнено зонирование территория Алтайского края в границах сельских административных районов; выделено четыре зоны:

Зона 1 – Кулундинская аллювиальная равнина и дельты Касмалинской и Барнаульской долин древнего стока, в пределах которых имеются значительные ресурсы подземных вод, пригодных для орошения. Для этой группы районов характерно развитие высоко водообильных водоносных горизонтов и комплексов, позволяющих осуществлять орошение земель в полном объеме. Основное водопотребление предполагается удовлетворить за счет водоносных комплексов палеогенового и неогенового возраста, причем целесообразно использование водных комплексов, залегающих первыми от поверхности земли. В перспективе рекомендуется интенсифицировать использование подземных вод водоносных комплексов меловых отложений, обладающих на рассматриваемой площади значительными запасами.

Зона 2 – северные и частично центральные районы Приобского плато со сложным взаимодействием пресных и солоноватых вод по площади и по водоносным горизонтам. В пределах этой группы районов развиты водоносные горизонты и комплексы, содержащие пресные и слабоминерализованные воды до 1,5 г/дм3,  в объемах достаточных для удовлетворения локальных орошаемых участков. Необходимо наиболее интенсивно эксплуатировать верхние водоносные комплексы для исключения подъёма уровня грунтовых вод и вывода земель из севооборота в результате подтопления и засоления.

Зона 3 практически вся центральная часть Южно-Приалейской степи, характеризуется низким ресурсным потенциалом подземных вод для орошения и обводнения. Здесь развиты водоносные горизонты и комплексы, содержащие солоноватые и соленые воды низкого ирригационного качества.

Зона 4 – административные районы, где подземные воды для орошения применять не рекомендуется в связи с достаточной обеспеченностью территории поверхностными водами.

Учитывая водно-ресурсный потенциал территории края и ирригационное качество подземных вод, разработаны рекомендации по использованию наиболее перспективных водоносных горизонтов для орошения. Обоснованы условия использования подземных вод и  определены экологически целесообразные размеры орошаемых участков (табл. 8). Выявлено наличие значительного водно-ресурсного потенциала подземных вод, достаточного для восстановления и развития мелиоративно-водохозяйственных систем при условии повышения эффективности их использования.

Проведенное зонирование территории края по уровню обеспеченности ресурсами подземных вод может быть использовано в процессе управления использованием подземных вод, обеспечив их сбалансированное использование (в отношении количества, качества и взаимодействия с поверхностными водами) при растущем спросе на воду и продукцию сельского хозяйства. Ключевыми проблемами в области управления ресурсами подземных вод являются системы водоносных горизонтов и их специфическая восприимчивость к негативным воздействиям при откачке воды, а также взаимодействие между подземными и поверхностными водами.

Все эти эффекты могут быть кратковременными и обратимыми или долговременными и почти необратимыми. В этом случае оперативный мониторинг является очень важным инструментом для эффективного управления водными ресурсами.

Таблица 8 - Основные параметры использования водных ресурсов для орошения в различных зонах

Административный район

Водоносный горизонт или комплекс

Интервал залегания,  м

Степень пригодности воды

Негативные процессы

Рекомендации

Условия применения

Площадь орошаемых участков, га

Зона 1

Ключевский, Кулундинский

Павлодарский

49-92

Пригодна

Возможно засоление на тяжелых почвах

Умеренный промывной режим

500-1000

Таволжанский

78-103

Михайловский

Неоген-четвертичный

18-54

Ограниченно пригодна

Натриевое и магниевое осолонцевание

Промывной режим, дренаж, мелиорация воды и почв

500 1000

Кочковский

36-75

Пригодна

Умеренный промывной режим

Павлодарский

80-95

Бурлинский, Хабарский, Славгородский, Немецкий Национальный, Табунский,

Кулундинский

34-78

Пригодна

Умеренный промывной режим

300-500

Павлодарский

63-109

Таволжанский

134-148

Зона 2

Благовещенский

Кочковский

40-85

Пригодна

Возможно засоление на тяжелых почвах

Умеренный промывной режим

300-800

Павлодарский

60-115

Волчихинский

Неоген-четвертичный

17-70

Пригодна

Натриевое осолонцевание

Промывной режим, гипсование

150-250

Мамонтовский, Родинский

Неоген-четвертичный

35-110

Ограниченно пригодна

Натриевое и магниевое осолонцевание

Промывной режим, дренаж, мелиорация воды и почв

150-500

Баевский

Неоген-четвертичный

15-55

Не пригодна без предварительной подготовки

Засоление, натриевое и магниевое осолонцевание, содообразование

Опреснение,  разбавление воды, мелиорация почв

150-300

Кочковский

52-112

Павлодарский

84-118

Каменский

Кочковский

45-109

Пригодна

Возможно засоление на тяжелых почвах

Умеренный промывной режим

150-300

Павлодарский

50-114

Павловский

Кочковский

93-147

Пригодна

Умеренный промывной режим

200-500

Павлодарский

181-197

окончание таблицы

1

2

3

4

5

6

7

Крутихинский,

Панкрушихинский

Неоген-четвертичный

20-65

Не пригодна без предварительной подготовки

Засоление, натриевое и магниевое осолонцевание, содообразование

Опреснение,

разбавление воды, мелиорация почв

150-300

Кочковский

70-95

Павлодарский

114-120

Ребрихинский

Кочковский

147-182

Пригодна

Возможно слабое осолонцевание почв и содовое засоление

Умеренный промывной режим

150-300

Тюменцевский

Кочковский

120-132

Ограниченно пригодна

Натриевое и магниевое осолонцевание

Промывной режим, дренаж, мелиорация воды и почв

150-300

Шелаболихинский

Кочковский

45-109

Пригодна

Возможно слабое осолонцевание почв и содовое засоление

Умеренный промывной режим

150-300

Зона 3

Егорьевский

Неоген-четвертичный

22-70

Ограниченно пригодна

Хлоридное засоление, осолонцевание

Промывной режим, дренаж, мелиорация воды и почв

150-250

Завьяловский

Кочковский

93-125

Не пригодна без предварительной подготовки

Засоление, натриевое и магниевое осолонцевание, содообразование

Опреснение, разбавление воды, мелиорация почв

150-250

Павлодарский

90-120

Локтевский, Новичихинский

Неоген-четвертичный

15-47

Ограниченно пригодна

Натриевое и магниевое осолонцевание

Промывной режим, дренаж, мелиорация воды и почв

100-150

Поспелихинский, Романовский

Неоген-четвертичный

24-90

Ограниченно пригодна

Натриевое и магниевое осолонцевание

Промывной режим, дренаж, мелиорация воды и почв

100-150

Рубцовский

Неоген-четвертичный

10-25

Ограниченно пригодна

Натриевое и магниевое осолонцевание

Промывной режим, дренаж, мелиорация воды и почв

50-100

Угловский

Неоген-четвертичный

17-32

Пригодна

Возможно засоление на тяжелых почвах

Умеренный промывной режим

100-300

Кочковский

25-81

Тюменцевский

Кочковский

120-132

Ограниченно пригодна

Натриевое и магниевое осолонцевание

Промывной режим, дренаж, мелиорация воды и почв

150-300

С позиций управления выделены четыре уровня - состояния подземных вод и названы приоритетные меры, способные обеспечить оптимальное управление на каждом из них (табл. 9). Следует отметить, что превентивные подходы к управлению более эффективны, чем реактивные.

Таблица 9 - Стадии развития  и потребности в управлении ресурсами

подземных вод

Стадии развития

Характеристика процесса

Вид регулирования (управления)

Норма

Эксплуатационные ресурсы пресных подземных вод намного превышают малый рассредоточенный отбор

Требуется инвентаризация и регистрация скважин и каптированных родников

Риск

Рост понижений уровня воды из-за взаимодействия скважин

Требуется учитывать расстояние между скважинами при проектировании и строительстве водозаборов на один водоносный горизонт

Кризис

Быстро растущий объем откачиваемых вод с воздействием на естественный режим

Необходима оценка ресурсов подземных вод

Стабильный

(оптимальный)

Высокий уровень извлечения воды, но при соблюдении баланса между интересами водопользователей и потребностями экосистемы.

Необходимо интегрированное управление ресурсами с высоким уровнем саморегуляции водопользователями при мониторинге водозаборов подземных вод

Структура, представленная в табл. 9, может быть использована в качестве диагностического инструмента для данного уровня развития ресурса, также для информирования водопользователей.

В системе управления подземными водами велика роль обладателя права на водопользование. Его участие должно проходить на различных территориальных уровнях, от отдельной скважины до системы водоносного горизонта, и даже до бассейнового или национального уровня. На рис. 6 представлена схема организационного взаимодействия в сфере управлении подземными водами Алтайского края.

Бассейновые водохозяйственные органы обеспечивают управление использованием и охраной водных ресурсов бассейнов крупных рек, в пределах границ которых совместно с органами исполнительной власти субъектов РФ осуществляют реализацию основных направлений водохозяйственной политики; обеспечивают разработку целевых бассейновых программ рационального водопользования; осуществляют научно-методическое руководство и координацию деятельности служб водного хозяйства территориальных комитетов природных ресурсов; устанавливают лимиты водопотребления и водоотведения и т.п.

Территориальный комитет водных ресурсов является непосредственным проводником государственной политики в сфере изучения, воспроизводства, использования и охраны природных ресурсов Алтайского края.

Повышение самостоятельности и роли местных исполнительных органов создает объективные предпосылки для новых подходов к управлению водохозяйственной деятельностью. Устойчивое водопользование будет во многом зависеть от участия в управлении использованием и охраной водных объектов самих водопользователей и местного населения (районные ассоциации водопользователей).

Рисунок 6 - Общая схема организационного взаимодействия в управлении подземными водами на основе участия водопользователей

При надлежащей организации работы районные ассоциации водопользователей могут стать действенным инструментом в рациональном использовании и охране водного фонда района, а также общественным органом в управлении водным хозяйством на территории района.

ВЫВОДЫ

  1. В результате анализа использования водных ресурсов в Западно-Сибирском регионе выявлен широкий круг нерешенных проблем, связанных с нерациональным использованием водных объектов, их загрязнением и истощением, старением основных производственных фондов. Системное обобщение многолетнего опыта развития водохозяйственного комплекса в регионе, а также результатов научных исследований в области водного хозяйства АПК региона доказало необходимость развития адекватного современным рыночным условиям механизма водопользования.
  2. В диссертационной работе разработаны основные методико-методологические положения по проблеме устойчивого развития аграрного водопользования. Результаты исследований ориентированны на решение прикладных задач повышения эффективности мелиоративно-водохозяйственного комплекса АПК, природоохранных и водоохранных мероприятий с учетом природных, социальных, экологических и других факторов.
  3. В работе рассмотрены общие закономерности распространения различных типов природных вод на территории Западной Сибири, оценка их ресурсной базы. Анализ степени изученности по отдельным субъектам в совокупности с существующими масштабами хозяйственного использования является  надежной информационной базой для решения практических задач по водоснабжению и обводнению территорий, обоснованию направления развития мелиоративно-водохозяйственного комплекса.
  4. Установлено, что водный фактор занимает одно из первых мест в системе мер в устойчивом развитии АПК региона, так как является обобщенным выражением важности водных ресурсов в рациональном размещении и функционировании объектов аграрного сектора экономики и комплексно характеризует их использование в целях удовлетворения социально-экономических потребностей общества, включая экологию. На сегодняшний день приоритетными задачами развитие мелиоративно-водохозяйственного комплекса являются обеспечение сельского населения качественной питьевой водой, развитие сельскохозяйственного водоснабжения и расширение гидромелиоративных работ.
  5. На примере модельного региона (Алтайского края) детально проанализированы и систематизированы имеющиеся проблемы использования водных ресурсов, определены основные направления и целевые показатели развития мелиоративно-водохозяйственного комплекса агропромышленного сектора.
  6. Результаты исследований свидетельствуют, что степень износа основных фондов на мелиоративно-водохозяйственных системах края в настоящее время достигает 60-75%. Водное хозяйство в условиях переходной экономики находится в сложном состоянии, так как выделяемые водопользователям бюджетные средства недостаточны для проведения эксплуатационных и ремонтно-восстановительных работ. По этим причинам техническое состояние большей части объектов и сооружений продолжает ухудшаться, снижается их эксплуатационная надежность.

Обеспечение устойчивого водопользования возможно на основе сохранение основных принципов развития уже сложившихся систем водоснабжения  через модернизацию существующих сооружений и сетей и последовательное (поэтапное) наращивание их производительности за счет нового строительства и интенсификации технологических процессов.

  1. Анализ закономерностей химического состава и минерализации подземных вод, являющихся источником питьевого водоснабжения населения в сельских районах Алтайского края, свидетельствует об их низком качестве. Улучшение качества воды в централизованных системах водоснабжения наиболее целесообразно (как в экономическом, так и в экологическом отношении) на основе принципа совершенствования технологии очистки и транспортирования природных вод и одновременной защите источников водоснабжения путем обеспечения соблюдения режима соответствующих зон санитарной охраны. Водоподготовка  на водозаборах может быть обеспечена за счет установок модульных блочных систем очистки воды, имеющих серийное производство.
  2. Выполненый анализ и сравнение результатов ирригационной оценки подземных вод, полученных различными методами при значительном диапазоне минерализации и различном химическом составе вод, показал разнообразие гидрохимических типов вод в пределах степной и лесостепной зонах Алтайского края.
  3. Классификация подземных вод в отношении их ирригационного качества свитедельствует, что на преобладающей части степной Южно-Приалейской провинции воды являются ограниченно пригодными или непригодными для орошения и обводнения земель. Использование подземных вод без комплексной мелиорации приведет к развитию негативных почвенных процессов и снижению продуктивности агроэкосистем. Благоприятные условия использования подземных вод для орошения отмечены в пределах степной Кулундинской и в северо-западной и восточной частях лесостепной Верхнеобской провинции.
  4. Разработаны рекомендации по использованию подземных вод наиболее перспективных водоносных горизонтов с учетом их ирригационного качества. Обоснованы условия использования подземных вод и определены экологически целесообразные размеры орошаемых участков. Размещение массивов мелиорируемых земель должно быть увязано с предполагаемыми способами орошения, параметрами систем и техники водополива, техническими и экологическими требованиями.
  5. При изучении и картировании защищенности подземных вод Верхнеобского артезианского бассейна выполнена качественная оценка их подверженности загрязнению. Зонирование степени защиты подземных вод играет ключевую роль в расстановке приоритетов мониторинга качества воды и освоения месторождений подземных вод.
  6. Предложены схемы зонирования территории Алтайского края в границах сельских административных районов с учетом максимальной значимости водных ресурсов в модели устойчивого функционирования аграрного водопользования. Многоцелевой характер использования водных ресурсов при ее дефиците делает необходимым установления приоритетов водопользования. Первоочередным является удовлетворение потребности населения в питьевой воде, резервирование в этих целях запасов пресных подземных вод.
  7. Разработаны некоторые теоретические положения и методы обоснования стратегии рационального использования водных ресурсов. Управление качеством и ресурсами подземных заключается в устойчивом и безопасном водопотреблении, повышении эффективности использования водно-ресурсного потенциала и преодолении негативных тенденций в состоянии водных объектов, оздоровлении водных объектов - источников питьевого водоснабжения, обеспечение безопасной эксплуатации мелиоративно-водохозяйственных систем.

Рекомендации производству

Предлагаем  результаты исследований использовать при разработке региональных программ, направленных на решение важнейших народнохозяйственных проблем обеспечения населения региона питьевой водой и повышения эффективности и надёжности мелиоративно-водохозяйственных систем АПК, а также учитывать при проектировании, строительстве, модернизации  и эксплуатации указанных систем.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

а) монографии

  1. Заносова В.И. Особенности сельскохозяйственного водоснабжения в равнинных и предгорных районах Алтайского края [Текст]: монография / В.И. Заносова, С.А. Павлов. - Барнаул: Изд-во АГАУ,  2007. - 94с.
  2. Заносова В.И. Ирригационное качество подземных вод Алтайского Приобья [Текст]: монография / В.И. Заносова. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2009.– 150с.
  3. Макарычев С.В. Влияние природных и антропогенных факторов на техногенное состояние межхозяйственных водопроводов [Текст]: монография / С.В. Макарычев, А.В. Скрипник, В.И. Заносова. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010. 131с.

б) статьи в периодических издания и научных сборниках

  1. Заносова В.И. Изменение качества природных вод под влиянием антропогенеза [Текст]  / В.И. Заносова // Экологические проблемы использования водных и земельных ресурсов на юге Западной Сибири: сб. науч. тр. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 1997. - С. 51-59
  2. Заносова В.И. Информационное обеспечение водопользования [Текст] / В.И. Заносова, Ю.М. Цимбалей // Экологические проблемы использования водных и земельных ресурсов на юге Западной Сибири: сб. науч. тр. Барнаул: Изд-во АГАУ, 1997. - С. 59-68
  3. Заносова В.И. Ресурсы подземных вод и их использование для целей водоснабжения [Текст] / В.И. Заносова, Т.П. Смычагина //Обеспечение качественной питьевой водой населения Сибири: материалы науч.- практ. конф. - Барнаул, 2000. – С. 15-20
  4. Заносова В.И. Санитарно-гигиеническая характеристика химических компонентов воды [Текст] / В.И. Заносова // Природные и антропогенные предпосылки состояния здоровья населения Сибири: материалы конф. и семинара. - Барнаул, 2001. – С. 54-59
  5. Винокуров Ю.И. История и современное состояние водоснабжения Барнаула [Текст] / Ю.И. Винокуров, В.И. Заносова // Вестник межрегиональной Ассоциации «Здравоохранение Сибири»: научно-практический журнал № 1. - Новосибирск, 2001.- С. 26-31
  6. Заносова В.И. Подземные воды Алтая. Проблемы и перспективы использования [Текст] / В.И. Заносова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2003. № 4. - С. 27-31
  7. Папина Т.С. Исследования родниковых вод Алтая [Текст] / Т.С. Папина, В.И. Заносова // Ползуновский вестник. – 2004. – №2. – С. 47-52
  8. Vinokurov Y. I. Transboundary water problems in the basin of the Irtysh river [Text] / Y. I. Vinokurov, I.V. erelina, V.I. Zanosova // Transboundary Water Resources: Strategies for Regional Security and Ecological Stability. Printed in the Netherlands:  Springer, 2005. - Р. 83-91
  9. Растова Ю.И. Инвестиционная экспертиза мероприятий Программы улучшения водоснабжения населения Алтайского края на 2005-2007гг. [Текст] / Ю.И. Растова, В.И. Заносова //Вестник алтайской науки. Экономика и менеджмент: тематический выпуск. - Барнаул: Изд-во АГУ, 2005. – С.  20-27
  10. Заносова В.И. Водно-ресурсный потенциал Западно-Сибирского региона [Текст] / В.И. Заносова, Н.Я. Иванова, С.А. Пустовайт // Проблемы рационального природопользования в Алтайском крае: сб. науч. тр. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2005. – С.  5-24
  11. Растова Ю.И. Использование экспертных методов при разработке программ водопользования [Текст] / Ю.И. Растова, В.И. Заносова // Ползуновский вестник. Вопросы экологии и устойчивого развития. – 2005. – № 4 (ч.2). – С. 47-52
  12. Заносова В.И. Современное состояние и проблемы водоснабжения Алтайского края [Текст] / В.И. Заносова, С.А. Павлов // Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития геосистем: материалы междунар. науч.- практ. конф. – Москва,  2006. – С. 142-146
  13. Заносова В.И. Состояние систем сельскохозяйственного водоснабжения в Чарышском районе Алтайского края [Текст] / В.И. Заносова, С.А. Павлов // Аграрная наука сельскому хозяйству: сб.  статей:  в 3-х кн.: II Междунар. науч.- практ. конф. –  Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. – Кн. 3. – С. 282-286
  14. Заносова В.И. Природные особенности химического состава источников сельскохозяйственного водоснабжения юго-западных районов Алтайского края [Текст] / В.И. Заносова, С. В. Макарычев, С.А. Павлов // Роль обустройства сельских территорий в обеспечении устойчивого развития АПК: материалы междунар. науч.- практ. конф. – Москва: МГУП, 2007. – С. 260-262
  15. Парамонов Е.Г. Влияние глубины залегания грунтовых вод на рост лесополос в степных условиях [Текст] / Е.Г. Парамонов, В.И. Заносова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2007. – №6(32). – С. 18-24
  16. Заносова В.И. Ирригационная оценка подземных вод Кулундинской степи [Текст] / В.И. Заносова, А.И. Королев // Мелиорация и водное хозяйство. – 2008. – №1, – С. 57-61
  17. Заносова В.И. Проблемы сельскохозяйственного водоснабжения в Алтайском крае [Текст] / В.И. Заносова, В.Б. Прахт // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2008. – №10(36). – С. 19-23
  18. Заносова В.И. Техногенные изменения качества подземных вод в предгорных районах Алтайского края [Текст] / В.И. Заносова, С.В. Макарычев // Экологические и правовые проблемы водо- и землепользования: материалы междунар. науч. конф. – Улан-Удэ: Изд-во БГСХА С. 31-36
  19. Пушкарева Т.И. Природные особенности и состояние орошаемых земель в Республике Алтай. [Текст] / Т.И. Пушкарева, В.И. Заносова, М.А. Кулагин // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2008. – №7 (45). – С. 29-33
  20. Заносова В.И. Оценка качества оросительных вод Южно-Приалейской степи [Текст] / В.И. Заносова, С.В. Макарычев, С.А. Павлов // Природообустройство. – 2010. - № 1. – С. 28-33
  21. Заносова В.И. Оптимизация работы систем водоснабжения в Усть-Калманском районе Алтайского края [Текст] / В.И. Заносова, А.В. Скрипник, С.А. Пустовайт, О.С. Борзилов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2010. – № 4 (66). – С. 39-45.
  22. Заносова В.И. Оценка ресурсов подземных вод для водоснабжения села Табуны Алтайского края [Текст] / В.И. Заносова, О.С. Борзилов // Питьевые воды Сибири 2010: материалы V  научно-практ. конф. – Барнаул: Изд-во ООО «Пять плюс», 2010. – С.137-143
  23. Заносова В.И. Оценка влияния природно-техногенных объектов на подземную гидросферу [Текст] / В.И. Заносова, А.А. Томаровский // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. науч. тр. Вып. 4 /под общ. ред. Ю.А. Мажайского. – Рязань: Мещерский ф-л ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, 2010. – С. 606-610
  24. Заносова В.И. Ресурсный потенциал подземных вод и его использование в гидромелиорации [Текст] / В.И. Заносова, А.А. Томаровский, О.С. Борзилов // Экологические проблемы природопользования в Сибири: сб. научн. тр. – Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010. –С. 176-180
  25. Заносова В.И. К методике проведения мониторинга одиночных водозаборов подземных вод [Текст] / В.И. Заносова, С.А. Павлов // Аграрная наука сельскому хозяйству: сб.  статей в 3-х кн.: VI Междунар. научно-практ. конф. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2011. - Кн. I. - С. 109-113
  26. Заносова В.И. Управление качеством и ресурсами подземных вод [Текст] / В.И. Заносова, С.В. Макарычев // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2011. – № 8 (82). – С.
  27. Заносова В.И. Принципы территориальной организации сельскохозяйственного водоснабжения Алтайского края [Текст] / В.И. Заносова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2011. – № 9 (83). – С.
  28. Заносова В.И. К методологии эколого-гидрогеологических оценок состояния территорий [Текст] / В.И. Заносова // Ползуновский вестник. – 2011. – № 11 – С.



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.