ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2013, № 5, с. 399-404
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
УДК 631.62:504.75
ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАЦИИ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ
И ПОДЗЕМНЫХ ВОД УСТЬ-СЕЛЕНГИНСКОЙ ВПАДИНЫ
© 2013 г. А. М. Плюснин, Д. И. Жамбалова
Геологический институт СО РАН, ул. Сахьяновой, 6А, Улан-Удэ, 670047 Россия.
E-mail: plyusnin@gin.bscnet.ru; dachima@mail.ru
Поступила в редакцию 30.11.2011 г. После исправления 14.03.2012 г.
Приведен анализ воздействия мелиоративных работ на поверхностный и подземный сток в пределах Усть-Селенгинской впадины. За время работы осушительно-оросительной системы интенсифицировалось окислительное разрушение торфов, в результате чего в грунтовые и поверхностные воды интенсивнее стали поступать продукты их разложения - аммоний, нитрит и нитрат-ионы, растворимые органические вещества. Стекающие с болотного массива поверхностные и подземные воды благоприятны для интенсивной миграции в растворенном состоянии ионов железа и марганца. Эти элементы обнаруживаются в концентрациях, превышающих ПДК, установленных для рыбохозяйственных водоемов.
Ключевые слова: озеро Байкал, Усть-Селенгинская впадина, болотный массив, осуши-тельно-оросительная система, подземные и поверхностные воды, химический состав, микроэлементы.
ВВЕДЕНИЕ
Усть-Селенгинская впадина входит в систему депрессий кайнозойского возраста Байкальского рифта. Северо-западная часть впадины открывается в оз. Байкал, поэтому поверхностный и подземный сток с ее территории оказывает прямое воздействие на этот объект Всемирного природного наследия. При осушении болот их естественные биосферные функции - аккумулятивная, биологическая, ландшафтная, газорегуляторная, геохимическая, гидрологическая и климатическая коренным образом меняются либо прекращают выполняться полностью [5]. Изменяется характер протекающих в них процессов, прежде всего микробиологических. Вместо анаэробных в верхних горизонтах возникают аэробные условия, способствующие интенсификации биохимических процессов и минерализации органической массы. Накопление торфяной массы прекращается, происходит образование перегноя, торф минерализуется, увеличивается его зольность. С осушенных болот в окружающую среду поступает большое количество продуктов разложения торфа в виде нитратов, аммония, соединений кальция, магния,
железа и других элементов, подземные воды загрязняются водорастворимыми органическими веществами.
ИСТОРИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОСУШИТЕЛЬНО-ОРОСИТЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ В ПРЕДЕЛАХ УСТЬ-СЕЛЕНГИНСКОЙ ВПАДИНЫ
Программа мелиорации Сибири предусматривала создание обширных зон поливного земледелия, освоение заболоченных и переувлажненных земель. Освоение новых земель в Забайкалье началось с Кабанского заболоченного массива. Осушительные работы были начаты по инициативе населения в 1910 г. и продолжались до 1929 г. В 1933 г. насчитывалось три осушительных канала. Вода, поступающая из р. Тимлюй на юго-восточную периферию болота, распределялась между двумя осушительными каналами: одним, идущим в оз. Долгое, другим - в направлении колесовской части болота. Главная тимлюйская канава пересекала земельные наделы Тимлюйского, Закал-тусовского и Колесовского земельных обществ
Схема расположения магистрального канала (МК) Кабанской осушительно-оросительной системы: 1 - точки отбора проб, 2 - населенные пункты.
и впадала в маленькие озерки, имевшие общее название Кабаньи. В 1958 г. работы по осушению кабанских болот возобновились и завершились к 1963 г. [6]. Работы осуществлялись посредством упорядочения стока речек Тимлюй, Еловки, Ни-киткиной, Мостовки и Глубокого ручья, доля участия которых в заболачивании довольна высока. Опыт по перехвату их нагорно-ловчими каналами показал, что на этих участках значительно сократились площади заболоченных земель. Но затем процессы заболачивания заметно усилились после сооружения Иркутской ГЭС и создания водохранилища. В связи с подъемом уровня оз. Байкал в среднем на 1.2 м, изменились гидрологический и гидрогеологический режимы. Снижение скорости течения рек Селенги, Истока и Большой Речки привело к затоплению обширных пространств равнины, способствуя заболачиванию земель, как непосредственным увлажнением торфяников, так и подъемом уровня грунтовых вод. Подъем уровня оз. Байкал оказал существенное влияние на режим подземных вод на участках с неглубоким залеганием и малым уклоном зеркала вод. Уменьшение уклона зеркала грунтовых вод в совокупности с низкими значениями коэффициента фильтрации пород верхних слоев затрудняет разгрузку подземного потока. Вызванное этим длительное высокое стояние уровня грунтовых вод способствует сильному переувлажнению грунтов и прогрессирова-нию процессов заболачивания [1].
Определение факторов, обусловливающих заболачивание обширных площадей Усть-Селенгинской впадины, предопределило принятие радикальных
мелиоративных мер. В последующие годы введена в действие мелиоративная Кабанская осушитель-но-оросительная система (КООС), охватывающая 2/3 массива в восточной и центральной ее частях. Первая очередь КООС (площадь - 2260 га) инженерного типа двойного регулирования сдана в эксплуатацию в 1977 г. Построен магистральный осушительный коллектор от с. Закалтус до оз. Байкал длиной 26 км. Объем водопотребления составляет -6.5 млн. м3 /год. Магистральный канал для питания первой очереди построен в 1977 г. с расчетным расходом 5.6 м3/с с водозабором на р. Кабанья. Во-допотребление второй очереди (площадь - 3410 га) КООС составляет 21.1 млн.м3/год (рисунок).
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОСУШЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ И ДИНАМИКА ХИМИЧЕСКОГО СТОКА
По природно-климатическим условиям Республика Бурятия относится к областям, где осушительная мелиорация должна производиться только с учетом двойного регулирования влажности почвогрунтов (осушение-орошение). Несоблюдение этого условия негативно сказывается на экологическом состоянии территории. Это ярко проявляется на примере первой очереди КООС, где в процессе осушения уровень грунтовых вод понизился на 2-3 м, и произошло переосушение верхней части торфяной залежи [2].
По данным исследований предыдущих лет [3, 7], минерализация грунтовых вод колеблется от 0.1 до 0.7 г/л. Вода имеет гидрокарбонатный
ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАЦИИ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ.
401
натриевый и реже магниево-кальциевый состав. Наиболее минерализованные воды располагаются в заболоченной низине Калтусного прогиба. Грунтовые воды содержат большое количество органического вещества, поэтому во многих местах господствует восстановительная глеевая обстановка. Воды в целом характеризуются высоким содержанием аммония, по данным площадного опробования (165 проб) его среднее содержание составляет 1.38, максимальные значения достигают 16.46 мг/л [4]. Особенностью химического состава грунтовых вод является высокое содержание (до 15-20 мг/л) ионов железа [3, 7]. В местах высачивания этих вод в откосах каналов отлагаются бурые налёты гидроокислов железа.
Нарушение экологической ситуации происходит и при орошении, и при осушении земель. Осушение приводит к понижению уровня грунтовых вод на близлежащих территориях, что способствует исчезновению малых ручьев и притоков и, в конечном счете, понижает водность рек. При глубине залегания уровня грунтовых вод 1.0-1.5 м влажность торфов в верхней части зоны аэрации составляет лишь 20-30%. В торфовую залежь поступает атмосферный кислород, начинается ее интенсивное окислительное разложение. В некоторых местах расположения переосушенных земель возникли очаги возгорания торфов. Избыточные поливы приводят к переувлажнению земель и подъему уровня грунтовых вод, который, в свою очередь, благоприятствует выносу подготовленного к миграции разложившегося материала и провоцирует засоление почвогрунтов. В таких местах на поверхности наблюдаются пятна выцветов солей.
С осушенной территории сток поверхностных вод происходит в оз. Байкал, р. Селенгу, в озера Никиткино, Черемуховое, Бакланье и др. Наибольший естественный водосбор имеет р. Шумиха, которая берет начало в урочище Дровяная Грива, огибает Кабанский болотный массив с северо-востока и впадает в р. Селенгу в ее устьевой части. Протяженность этой реки составляет около 30 км, расход воды в летнее время в среднем составляет 20 л/с. Но основной сток с осушенной территории происходит по магистральному каналу, который пересекает болотный массив в субширотном направлении и впадает в залив Лемасово оз. Байкал. Расход воды в канале в летнее время в среднем составляет 350 л/с.
Авторами проведен мониторинг выноса растворенных веществ с осушенных земель болотного массива в 2009-2010 гг. Полученные данные наблюдений сравнены с результатами исследова-
ния Дунаева С.И., Нохоева Ю.П. и др., которые проводились в 1980 г.
Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что сбросные с площадей КООС воды в 1980 г. содержали концентрации железа, которые превышали ПДК для вод рыбохозяйственных водоемов в 1.5 раза. Сброс сточных вод с болотного массива оказывал влияние на качество воды в оз. Байкал. После смешения вод магистрального канала с байкальскими, концентрация железа в заливе Лемасово оставалась высокой. Более того, высокая концентрация железа фиксировалась в прибрежных водах Байкала в районе с. Посольск, где наблюдалось превышение ПДК, что, по мнению авторов, связано с выклиниванием грунтовых вод с болотного массива.
Проведенное авторами опробование вод магистрального канала (МК) в его устье и р. Шумиха в 2009, 2010 гг., подтвердило их загрязнение железом и рядом других ингредиентов (табл. 2). Химический состав воды МК за 30 лет значительно изменился. Произошло увеличение общей минерализации вод, содержаний железа и нитрат-ионов, наблюдается рост сульфат и нитрит-ионов, превышена ПДК аммония и железа для вод ры-бохозяйственного назначения. По сравнению с результатами 1980 г., в сточных водах осуши-тельно-оросительной системы возросло содержание: нитрата, нитрита, железа, сульфата. В воде р. Шумиха отмечаются высокие содержания аммония, железа, органических веществ, которые превышают ПДК
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.