Вплив антропогенного фактора на стік найбільших річок України

Безповоротний забір

Стік найбільших річок України – питання, яке цікавило багатьох дослідників [2, 6, 10-12]. Водночас робіт, які присвячені стоковим характеристикам за відсутності господарської діяльності, – порівняно небагато. Разом з тим, в умовах України антропогенний вплив є значним і дуже різноманітним.

Найважливішим чинником впливу на річковий стік є безповоротний забір води. Певну роль відіграють вилучення частини стоку при створенні ставів і водосховищ, втрати на додаткове випаровування, меліорація.

За даними Держводгоспу України, безповоротний забір з природних джерел упродовж останніх двох десятиліть зазнав істотних змін. Найбільше води (близько 14,5 км³ ) безповоротно забиралося в середині 80-х років. В останні 10-15 років він зменшився вдвічі і у 1999 р. становив 6,99 км³ . Нині три чверті безповоротного забору припадає на басейн Дніпра.

Кількісна оцінка впливу безповоротного водоспоживання на річковий стік потребує врахування низки обставин. Зокрема, безповоротний забір із природних джерел зазвичай асоціюється із забором із річок. Насправді, значний об’єм води забирається з підземних джерел і лише його частина пов’язана з річковим стоком. Переважна кількість забраної води згодом відводиться у річки, сприяючи зростанню їх водності. Таким чином, вплив на річковий стік зазвичай є істотно меншим, ніж це уявляється.

Інша обставина, яка має враховуватися, - необхідність сплати за забрану воду. Державному обліку підлягають всі водоспоживачі, що протягом доби забирають понад 50 м³ . Ця обставина визначає, що фактичний забір (особливо на півдні та сході) є дещо більшим, ніж той, що охоплений водообліком.

Антропогенний вплив на стік Дністра

Водпостами, які найбільш придатні для визначення антропогенного впливу на стік Дністра, є Заліщики (площа басейну – 24600 км² ) і Бендер (66100 км² ).

Наявний ряд за стоком води на в/п Заліщики охоплює період з 1895 р. За фактичним рядом, в якому є кілька пропусків, середня багаторічна витрата води по 1999 р. включно становить 228 м³ /с. Таким же залишається значення при відновленні пропусків у спостереженнях.

У верхній частині басейну Дністра вода забирається для водопостачання Львова, Івано-Франківська, ще кількох міст. Серед промислових об’єктів виділяється Бурштинська ТЕС.

За даними Держводгоспу України, безповоротний забір вище в/п Заліщики у 1999 р. становив 62,7 млн м³ , або 2,0 м³ /с. У 1991 р., коли стався розпад СРСР, безповоротний водозабір був істотно більшим: 179 млн м³ , або 5,7 м³ /с.

Певну вплив на стік річки зумовлює забір води при заповненні ставів і водосховищ, а також додаткові втрати на випаровування. В цілому, роль зазначених чинників у верхній течії Дністра порівняно невелика. Об’єм водосховищ до в/п Заліщики становить 121 млн м³ , що відповідає 1,7% стоку річки за один рік. У верхній течії Дністра існує приблизна відповідність між втратами на випаровування і кількістю опадів на водну поверхню. Практично антропогенний вплив відповідає безповоротному водозабору. Для наявного періоду спостережень він становить 1 м³ /с. Отже, норма природного стоку на в/п Заліщики дорівнює 229 м³ /с, що майже збігається з фактичним значенням водності.

Значно складнішим є питання встановлення стоку на в/п Бендер (Бендери), на якому відомості про середній річний стік є з 1881 р. Насамперед це зумовлено помилковістю даних за останні 10-15 років. Упродовж цього періоду витрати води на в/п Бендер є істотно меншими за дані на Дубосарській ГЕС, або ж на водпостах Оланешть і Незавертайлівка [2]. Виправлені, а також відновлені дані дозволяють отримати значення середнього багаторічного стоку – 309 м³ /с.

Антропогенний вплив Дністра до в/п Бендер є істотно більшим, ніж до в/п Заліщики, що передусім зумовлено значно більшим безповоротним водозабором. У межах України річковий стік використовується для водопостачання міст Чернівці, Кам’янець-Подільський. Окрім цього, доволі великим є забір у межах Молдови (у цьому разі виділяється м.Кишинів). У порівнянні з верхів’ям річки значно більше води забирається для потреб зрошення.

Окрім безповоротного водозабору, на річковий стік впливає зарегулювання. На річці створено Дністровське (повний об’єм – 3000 млн м³ ), Дубосарське (485 млн м³ ), а також ще кілька водосховищ. Ще один чинник – додаткове випаровування з поверхні штучно створених водойм. Зокрема, з поверхні Дністровського водосховища (142 км² ) щороку додатково випаровується 35-40 млн м³ , що відповідає витраті 1,1-1,3 м³ /с.

Врахування усіх перелічених факторів дає змогу отримати природний стік Дністра на в/п Бендер, який би спостерігався у природних умовах, – 314 м³ /с.

Антропогенний вплив на стік Південного Бугу

Найбільш придатним створом для встановлення природного стоку Південного Бугу є в/п Олександрівка, що розташований порівняно неподалік від гирла і контролює площу 46200 км² . За фактичними даними спостережень (1914-1999 рр.) середня багаторічна витрата води становить 89,2 м³ /с.

Найбільший вплив на стік річки зумовлює безповоротний водозабір, який вище в/п Олександрівка у 1999 р. становив 105 млн м³ (3,3 м³ /с). У 1991 р. (докризові умови) безповоротний забір був втричі більшим - 350 млн м³ (11,1 м³ /с).

Нині найбільшим водоспоживачем на річці є Південно-Українська АЕС, перший блок якої введено в дію наприкінці 1982 р. Роль зрошення, яке у 80-х роках відігравало помітну роль, в останні роки, значно зменшилася.

Для всього періоду спостережень середній безповоротний забір відповідає витраті 2,5 м³ /с.

Важлива особливість Південного Бугу - велика зарегульованість. Згідно з даними Держводгоспу України, у басейні річки створено 7034 ставів і 204 водосховищ. Їх об’єм відповідно становить 716 млн м³ і 883 млн м³ (сумарний – 1599 млн м³ ). Переважна більшість ставів і водосховищ створена вище в/п Олександрівка, що зумовлено сприятливістю природних умов (крутосхилість). Вилучення стоку річки на їх заповнення сприяло тому, що за наявний період спостережень (з 1914 р.) водність річки в середньому була зменшена на 0,47 м³ /с.

Ще один чинник - додаткове випаровування з поверхні штучно створених водойм. Вище в/п Олександрівка воно приблизно становить 130 млн м³ (4,1 м³ /с). З урахуванням динаміки зростання площі штучних водойм, для всього періоду спостережень воно в середньому відповідає витраті 1,5 м³ /с. Таким чином, зарегулювання стоку зумовило зменшення водності річки на 2 м³ /с.

Сумарний вплив перелічених чинників на стік Південного Бугу (в/п Олександрівка) в середньому дорівнює 4,5 м³ /с. Норма природного стоку річки становить 93,7 м³ /с.

Наведені дані свідчать про те, що вплив антропогенного фактора на стік Південного Бугу є порівняно невеликим (на рівні 5-6%). Водночас існують результати досліджень, за якими вплив є істотно більшим. Так, у виданні “Ресурсы поверхностных вод” [8] зазначено, що побутовий стік Південного Бугу на в/п Олександрівка становить 82,1 м³ /с, природний – 119 м³ /с. Іншими словами, автори оцінили антропогенний вплив аж у 36,9 м³ /с. При цьому мова йде про період по 1965 р. включно.

Є підстави вважати, що наведений щойно результат є помилковим. За існуючими даними зменшення річкового стоку внаслідок безповоротне водоспоживання навіть у роки, коли воно було найбільшим, не перевищувало 20 м³ /с. До 1965 р. у басейні річки не існувало найбільшого водоспоживача - Південно-Української АЕС. Лише у 1964 р. запрацювала Ладижинська ТЕС. Розвиток зрошення також припав в основному на період після 1965 р.

Антропогенний вплив на стік Дніпра

З-поміж інших річок Дніпро відзначається найбільшим використанням у господарській діяльності. Відповідно, встановлення природного стоку річки є дуже складним. Задача ускладнюється обмеженістю даних про безповоротний забір в межах Росії і Білорусі, певним впливом осушувальної меліорації.

Найбільш придатними створами для визначення середніх багаторічних витрат води є Київ (328 тис.км² ), Лоцмано-Кам’янка (459 тис.км² ) та Каховська ГЕС (482 тис.км² ). Хоча витрати води на водпостах Київ і Лоцмано-Кам’янка вже не вимірюються, проте значна тривалість спостережень, а також можливість відновлення витрат дають змогу визначити багаторічні значення.

Спостереження на в/п Київ здійснювалися по 1974 р. включно. З 1966 р. почалося визначення стоку в створі Київської ГЕС, а з 1973 р. на р.Десні- в/п Літки. Близькість останнього водпоста до гирла (36 км) дає змогу визначення стоку поблизу м.Києва за сумою витрат на Київській ГЕС і на в/п Літки. За наявний період відсутнім є лише середнє річне значення у 1943 р. Воно визначено з використанням залежності з в/п Верхньодніпровськ: Q = 880 м³ /с.

За наявними даними (з 1881 р.) середня багаторічна витрата води поблизу м.Києва становить 1380 м³ /с. Упродовж періоду досліджень стік річки має тенденцію до зростання.

В цілому антропогенний вплив на стік річки вище м.Києва є невеликим. Передусім це викликано відсутністю великих водоспоживачів. У верхній частині басейну Дніпра значна частина води забирається з підземних джерел, що гідравлічно не пов’язані з річками. Ще одна обставина, яку слід згадати, - перекидання стоку у басейн Дніпра по Вілейсько-Мінській водній системі [1].

Серед водоспоживачів у верхній частині басейну виділяються Смоленська, Курська та Рівненська АЕС, Деснянська водопровідна станція (забезпечує водою м.Київ) та кілька інших об’єктів. Стосовно Деснянської водопровідної станції, яка щороку забирає 300 млн м³ , можна зауважити, що більша частина вилученої води згодом повертається у Дніпро нижче м.Києва.

В останні роки безповоротний забір води з басейну Дніпра вище Києва в межах Білорусі становить близько 250 млн м³ , в межах України - 290-300 млн м³ .

Ще один чинник впливу на річковий стік - зарегулювання. В цьому разі передусім має бути враховано заповнення Київського водосховища (повний об’єм - 3,7 км³ ), яке здійснено у 1964-1966 рр. [2].

Врахування чинників, спроможних вплинути на стік Дніпра вище м.Києва, дало змогу отримати значення стоку, яке б спостерігалося у природних умовах, - 1390 м³ /с (43,8 км³ ).

До початку значного антропогенного впливу на стік Дніпра між стоковими характеристиками на водпостах Київ і Лоцмано-Кам’янка існувала тісна залежність (r = 0,98). Для спільного періоду (1881-1931, 1942, 1944-1946 рр.) вона має вигляд:

Q_Л-К = 1,256 Q_Київ – 81,1 (м³ /с).

Використання цієї залежності, а також наведеного вище значення (1390 м³ /с) дозволяє отримати середню багаторічну витрату води на в/п Лоцмано-Кам’янка - 1660 м³ /с (52,4 км³ ). Середня багаторічна витрата води в створі Каховської ГЕС є дещо більшою - 1690 м³ /с (53,3 км³ ), адже в цьому разі додається приплив ще кількох річок (Кінська, Базавлук та ін.).

Антропогенний вплив зумовив те, що фактична водність Дніпра в нижній течії є істотно меншою за щойно наведену. У створі Каховської ГЕС за період 1956-1999 рр. середня багаторічна витрата води становить 1350 м³ /с (42,6 км³ ), що навіть менше значення поблизу м.Києва. Безповоротні втрати приблизно становлять 340 м³ /с, або 10-11 км³ .

Найважливішими чинниками впливу на стік Дніпра у гирлі є безповоротний забір, вилучення стоку при заповненні ставів і водосховищ, додаткове випаровування.

В межах України найбільше води забирають Північно-Кримський (ПКК) і Головний Каховський магістральний канали (ГКМК), а також канали Дніпро-Донбас, Дніпро-Кривий-Ріг, Інгулецька зрошувальна система та ін. [2, 3, 9].

Важливими промисловими водоспоживачами є Трипільська та Придніпровська ТЕС, Запорізька АЕС і Запорізька ТЕС, кілька металургійних комбінатів у Дніпродзержинську, Дніпропетровську, Запоріжжі, вже згадувана Рівненська АЕС. Окрім цього, вода з Дніпра використовується для водопостачання багатьох міст.

У 1999 р. з басейну Дніпра в межах України забрано 11,54 км³ води, в тому числі з поверхневих джерел – 10,38, підземних – 1,17 км³ (в тому числі 0,70 км³ за рахунок зменшення річкового стоку). Загальний скид у природні водні об’єкти становив 6,06 км³ . Отже, безповоротне водоспоживання сприяло зменшенню стоку в гирлі на 5,02 км³ . Вище створу Каховської ГЕС безповоротно забрано 4,64 км³ , або 147 м³ /с.

У попередні роки вплив господарського комплексу на стік Дніпра був значно більшим. Зокрема, у 1991 р. зміни річкового стоку внаслідок безповоротного водоспоживання становили 9,90 км³ , в тому числі до створу Каховської ГЕС - 9,25 км³ , або 293 м³ /с. Цього ж року стік Дніпра в межах Росії було зменшено на 0,27, Білорусі – 0,25 км³ . Сумарний безповоротний забір в межах трьох країн становив 308 м³ /с (9,8 км³ ).

Зменшення водності Дніпра у нижній течії зумовлено також вилученням стоку при заповненні ставів і водосховищ. У цьому разі найбільшу роль відіграло створення Дніпровського каскаду, сумарний об’єм якого становить 43,7 км³ . Так, у 1960 р., коли заповнювалося Кременчуцьке водосховище, середня витрата поблизу м.Києва становила 1080, у створі Каховської ГЕС - 726 м³ /с.

Окрім шести великих, на території України в межах басейну Дніпра нараховується ще 527 середніх і малих водосховища сумарним об’ємом 2,30 км³ . До цього слід додати існування 13,3 тис. ставів, сумарний об’єм яких становить 1,84 км³ . У свою чергу 98 водосховища і 696 ставка створено на території Білорусі. Їх об’єм відповідно є таким: 1,02 і 0,15 км³ .

Наведені дані свідчать про те, що сумарний об’єм штучних водойм на території України і Білорусі дорівнює 49 км³ . З урахуванням штучних водойм на території Росії, може бути зроблений висновок про практичну відповідність їх сумарного об’єму середньому стоку Дніпра у гирлі. Практично весь об’єм, що пішов на заповнення ставів і водосховищ, вилучено за період після 1950 р. Упродовж зазначеного періоду зі стоку річки щороку в середньому забиралося 1,0 км³ води, що відповідає витраті 31-32 м³ /с.

Ще один чинник антропогенного впливу - додаткове випаровування. У 1999 р. з поверхні каскаду втрати становили 2,41 км³ (76,0 м³ /с), що приблизно відповідає середньому багаторічному значенню. Окрім цього, мають бути враховані втрати на додаткове випаровування з поверхні середніх і малих водосховищ, а також ставів, сумарна плоша яких вище Каховської ГЕС становить 2,0 тис.км² . У цьому разі додаткове випаровування дорівнює 0,40 км³ (12,6 м³ /с).

Насамкінець має бути врахована безповоротна фільтрація з Каховського водосховища, яка в середньому на рік становить 830 млн м³ (26,3 м³ /с).

Розглядаючи питання антропогенного впливу, не можна пройти поза увагою осушувальну меліорацію. За даними різних дослідників [5], вплив цього фактора на річні значення стоку істотно різниться. Водночас є підстави вважати, що найбільш близьким до істини є висновок про існування певного впливу лише у перші постмеліоративні роки, коли спрацьовуються запаси грунтових вод. Згодом вплив осушення, якщо він і проявляється, в основному сприяє вирівнюванню внутрішньорічного розподілу стоку. Існування точки зору про зростання річкового стоку під впливом меліорації передусім пов’язано з настанням в останні десятиліття фази підвищеної водності, яка розпочалася невдовзі після початку масштабних робіт з осушення. Зростання водності річок спостерігається не тільки на р.Прип’яті, де осушення набуло найбільшого розвитку, але й на інших річках, де осушення практично відсутнє (зокрема, на Південному Бузі).

Є підстави вважати, що тенденція до зростання стоку, яка спостерігається на багатьох річках України і сусідніх країн, передусім зумовлена кліматичними чинниками [2]. У цьому разі, вірогідно, найважливішу роль відіграє зменшення випаровування (як з поверхні водозбору, так і водної поверхні). Цьому сприяє деяке зниження температури повітря у літній період, зростання хмарності та вологості повітря, зменшення швидкості вітру. Інший чинник, який проявляється у південній частині України, - деяке зростання кількості атмосферних опадів.

Антропогенний вплив на стік Сіверського Дінця

Cіверський Донець є найбільшою річкою на сході України. Водночас стік цієї річки широко використовується у багатьох сферах господарського комплексу.

Найдовший ряд спостережень - на в/п Лисичанськ (52400 км² ), де спостереження розпочато у 1892 р. Середня багаторічна витрата води за наявними даними по 1999 р. включно становить 104 м³ /с (3,28 км³ ).

До 1958 р. стік Cіверського Дінця був близьким до природного - безповоротний забір становив 2-3 м³ /с. З 1959 р., коли запрацював канал Cіверський Донець – Донбас, безповоротний забір почав стрімко зростати. Того року забір води у канал в середньому становив 3,68 м³ /с. Далі він був таким: 1960 р. – 5,12, 1965 р. – 14,0, 1970 р. – 19,4, 1975 р. – 26,4, 1980 р. – 29,3, 1985 р. – 34,9, 1990 р. – 34,3, 1999 р. – 23,2 м³ /с.

Зважаючи на дефіцит води у східному регіоні, вода з річки забирається у багатьох місцях. У межах Харківської області беруть початок два водоводи на Харків. Об’єктом, що забирає воду із Сіверського Дінця, є також Зміївська ТЕС. Поблизу м.Слов’янська вода забирається для технологічних потреб Слов’янської ТЕС. На прилеглій ділянці річки беруть початок кілька водоводів, призначених для промислового і комунального водопостачання (Другий Донецький та ін.). Велика кількість водозаборів (в тому числі для потреб зрошення) існує і нижче м.Лисичанська.

Наведені дані свідчать про те, що водозабір із річки є дуже значним. Водночас великим є і об’єм відведення води, яка була у користуванні. У Сіверський Донець та його притоки скидається значна кількість шахтних вод.

У 1999 р. безповоротний забір у басейні річки становив 1,12 км³ , з них за рахунок впливу на річковий стік – 0,84 км³ (26,6 м³ /с). Вище в/п Лисичанськ безповоротний забір становив 0,79 км³ (25,0 м³ /с). У попередні роки він сягав 1,0-1,1 км³ , або 30-35 м³ /с.

Для всього періоду спостережень 1892-1999 рр. безповоротний забір води вище в/п Лисичанськ приблизно становить 10 м³ /с.

Інший важливий чинник впливу на водність р.Сіверський Донець - заповнення ставів і водосховищ та додаткові втрати на випаровування. Найбільшими водосховищами в басейні річки є Печенізьке (площа – 86,2 км² , повний об’єм – 383 млн м³ ), Червонооскільське (F = 122,6 км² , W = 474 млн м³ ), Вуглегірське (F = 15,1 км² , W = 162 млн м³ ), Бєлгородське (Росія) (F = 23,3 км² , W = 76 млн м³ ).

В цілому в українській частині басейну річки створено 118 руслових і 23 наливних водосховища, повний об’єм яких відповідно становить 1,72 і 0,31 км³ (разом 2,03 км³ ). Окрім цього, налічується 1890 ставів загальним об’ємом 0,22 км³ . Вище в/п Лисичанськ об’єм штучних водойм дорівнює 1,80 км³ . З урахуванням штучних водойм на території Росії може бути отримано, що за період існування в/п Лисичанськ (з 1892 р.) в середньому на їх заповнення вилучалося 17,6 млн м³ , або 0,56 м³ /с.

Природні особливості басейну Сіверського Дінця зумолюють існування значних втрат на додаткове випаровування. За даними Держводгоспу України, у 1999 р. цей об’єм становив 108 млн м³ (в тому числі вище в/п Лисичанськ – 73 млн м³ , або 2,31 м³ /с). З урахуванням часу створення водойм (переважно 50-ті та 60-ті роки), можна прийняти, що в середньому додаткове випаровування за період з початку спостережень становить 0,8-1,0 м³ /с. Отже, зарегулювання стоку сприяло зменшенню водності р.Сіверський Донець в середньому на 1,5 м³ /с.

Беручи до уваги витрати, пов’язані з безповоротним забором, сумарний вплив господарського комплексу на стік річки становить 12 м³ /с. Таким чином, середня багаторічна витрата води, яка б спостерігалася у природних умовах, на в/п Лисичанськ дорівнює 116 м³ /с.

Висновки

Водність річок України залежить не тільки від природних чинників, але й від антропогенного впливу (безповоротний забір, зарегулювання тощо). Особливості створеного в країні господарського комплексу зумовлюють те, що найбільшим є вплив на Дніпро, дещо меншим – на Сіверський Донець. Серед великих річок практично незмінним залишився стік Дністра до в/п Заліщики. Під впливом безповоротного забору та втрат, пов’язаних із зарегулюванням, водність у гирлі Дніпра є меншою, ніж поблизу м.Києва. В останнє десятиліття антропогенний вплив на річки зменшився, що насамперед пов’язано з істотним зменшенням водоспоживання. При оцінці впливу водоспоживання має бути враховано, що лише частина води, що забирається з підземних джерел, пов’язана з річковим стоком.

Список літератури

1. Вилейско-Минская водная система / В.Н.Плужников, Р.А.Станкевич, М.И.Малижонок., Д.Ф.Жуков. -Минск: Изд-во “Университетское”, 1987. -63 с. 2. Вишневський В.І. Річки і водойми України. Стан і використання. -К.: Віпол, 2000. -376 с. 3. Водне господарство в Україні / За ред. А.В.Яцика, В.М.Хорєва . –К.: Генеза, 2000. -456 с. 4. Гопченко Е.Д., Лобода Н.С. О влиянии хозяйственной деятельности на годовой сток рек юга Украины // Тр. УкрНИГМИ. -1984. -Вып. 200. -С.76-83. 5. Корчоха Ю.М. Формирование составляющих водного баланса мелиорированных речных водосборов // Тр. V Всесоюзного гидрологичесского съезда. –Л.: Гидрометеоиздат, 1990. -Т.4. -С.588-595. 6. Левковский С.С . Водные ресурсы Украины. –К.: Вища школа, 1979. –100 с. 7. Паламарчук М.М. Сучасна структура водного фонду України // Гідрологія, гідрохімія, гідроекологія. -2000. -Т.1. -C.189-195. 8. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т.6. Украина и Молдавия. Вып. 1. Западная Украина и Молдавия / Под ред. М.С.Каганера. -Л.: Гидрометеоиздат, 1969. -884 с. 9. Справочник по водным ресурсам / Под ред. Б.И.Стрельца. -К.: Урожай, 1987. -304 с. 10. Фоменко Я.А. Водные ресурсы основных речных бассейнов Украинской и Молдавской ССР // Тр. УкрНИГМИ. -1986. -Вып.215. -С.20-38. 11. Швець Г.І. Характеристики водності річок України. -К.: Наук. думка, 1964. -192 с. 12. Шерешевский А.И., Вишневский П.Ф. Норма и изменчивость годового стока рек Украины // Гидробиол. журн. -1997. -Т.33. -№ 3. -С.81-91.