Рациональное использование природных ресурсов
ОСОБЕННОСТИ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕСТНОГО СТОКА БАССЕЙНА ДОНА
А. П. Купрюшин
Воронежский институт экономики и социального управления
Исследуемый регион представляет собой хорошо развитый в промышленном и сельскохозяйственном отношении район страны. Здесь получили широкое развитие металлургия и металлообрабатывающая, а также угледобывающая, химическая, легкая, пищевая и многие другие отрасли промышленности. В связи с хорошо развитой индустрией на данной территории сформировались крупные агломерации: Воронежская, Липецкая и др.
Одной из важнейших отраслей экономики данного региона является сельское хозяйство. Преимущественное распространение здесь получило растениеводство (выращивание зерновых и технических культур) и животноводство.
Все эти отрасли народного хозяйства достаточно водоемкие и нуждаются в водообеспечении. На настоящий момент степень хозяйственного освоения водных ресурсов на данной территории уже составила порядка 20% от их общего объема. При этом на долю промышленности, использующей в основном речные воды, и на коммунальные нужды приходится около 10%. Примерно такой же объем водных ресурсов расходуется на сельскохозяйственное водообеспечение — 10%. Для водоснабжения населения питьевой водой используются подземные воды. Доля их использования в народном хозяйстве составляет порядка 8 — 10% от их общего объема.
В статье описываются особенности хозяйственного использования местного стока бассейна Дона.
In the article features of economic use of Dons' local drainage basin are described.
Таким образом, перспективы развития хозяйства региона связаны с природными и, прежде всего, с водными ресурсами, поскольку все отрасли народного хозяйства неразрывно связаны с их использованием.
Перспективам развития сельского хозяйства здесь в немалой степени способствуют благоприятные природные условия и значительные трудовые ресурсы. В то же время на современном этапе развитие сельского хозяйства просто немыслимо без орошения. Прежде всего, это связано с недостаточным количеством выпадающих осадков в течение всего вегетационного периода. Даже в лесной зоне в летние месяцы испаряемость преобладает над величинами осадков. Лесостепная и степная зоны сами по себе уже являются зонами недостаточного и неустойчивого увлажнения. Засухи разной интенсивности здесь наблюдаются каждые 3 — 4 года. Величина же урожая на поливных землях выше, чем на богарных, как правило, в 2 — 2,5 раза.
Перспективы развития орошения определяются, прежде всего, общими водными ресурсами местного стока. Площадь потенциально возможных орошаемых земель можно определить в соответствии со следующим выражением [1]:
f = (1000xFxhp/Xаn)/Мср, (1)
где f — возможная площадь орошения водами местного стока; F — площадь водосбора; Ьр% — слой стока расчетной обеспеченности; а — коэффициент регулирования проектируемых водоемкостей (в рассматриваемом регионе равный 0,70 — 0,75); п — коэффициент полезного действия оросительных систем (для закрытых — 0,90 — 0,95; для открытых — 0,60 — 0,70).
Из данного выражения следует, что по мере продвижения в юго-восточном направлении возможная площадь орошаемых земель заметно сокращается, так как сток в этом направлении уменьшается (с 80 — 60 мм в лесостепной зоне, до 20 мм и менее в степной), а оросительные нормы, наоборот, растут в этом же направлении (с 2000 м3/га в лесостепной зоне до 3000 м3/га и более в степной зоне). Поэтому, если на севере изучаемого региона потенциально возможная площадь орошаемых земель на
местном стоке составляет 33 — 35%, то в центральной лесостепи она уменьшается до 12 — 25%, а на южной границе степной зоны даже до 5%.
В настоящее время в лесостепной зоне площадь орошаемых земель достигает 7 — 8% (здесь используется 40 — 50% потенциала). При оросительных нормах 2000 — 2500 м3/га этот объем уже сопоставим с объемом летнего меженного стока данной зоны и составляет 80 — 100% от его величины. В степной зоне площадь орошаемых земель занимает около 10% (фактически потенциал используется полностью). При оросительных нормах 2500 — 3000 м3/га расходуемый объем стока на орошение здесь фактически превосходит величину летнего меженного стока.
Данные цифры достаточно наглядно показывают, что в условиях лесостепи и, тем более, степной зоны, ресурсов речного летнего стока явно недостаточно. При этом не только для перспективного роста орошения, но и просто для поддержания нынешнего нормального функционирования сельского хозяйства, не говоря уже и об остальных отраслях народного хозяйства, которые также остро нуждаются в водных ресурсах.
Таким образом, в целях разрешения острейшей проблемы — нехватки водных ресурсов в летне-осенний период, в данном регионе необходимо проведение регулирования речного стока.
Практика ведения водного хозяйства показывает, что, как правило, из крупных водохранилищ вода расходуется на промышленные и энергетические нужды до 90 — 95% и только лишь 5—10% воды расходуется на нужды сельского хозяйства. Поэтому основным поставщиком воды на орошение и другие водохозяйственные запросы сельского хозяйства являются малые искусственные водоемы, заполняемые водами весеннего местного стока. Этому способствуют во многом относительно благоприятные геолого-геоморфологические и гидрогеологические условия исследуемой территории (наличие относительно близко залегающих от поверхности земли водоупоров и достаточно широко развитая овражно-балоч-ная сеть). С их помощью осуществляют регулирование весеннего местного стока, который составляет от 70 до 90% от общих местных водных ресурсов [2, 3].
Основной задачей водохозяйственного расчета является определение необходимого объема пруда по заданному размеру водопотребления. Это производится следующим образом:
W = Мб х^
пр бр 1
(2)
где Wпр — объем проектируемого пруда в тыс. м3; Мбр — оросительная норма брутто, в м3/га; f — площадь орошаемых земель в га.
При расчете требуемого объема пруда следует вычислить площадь водосбора которая может обеспечить его наполнение стоком:
F = W / h0/.
пр / р%
(3)
Для того, чтобы оросить 100 га в подзоне смешанных и лиственных лесов, достаточен водосбор с площади 2 км2. В лесостепи его площадь возрастет до 2,5 — 6 км2, а на юге степной зоны требуется уже водосбор в 30 км2 [3, 4, 5].
Как правило, пруды располагают на малых водосборах — звеньях первичной гидрографической сети. Речная сеть в
данном регионе распределена очень неравномерно, и речные долины достаточно заглублены по отношению к склоновым землям. Поэтому не всегда представляется возможным с малыми затратами использовать воду рек для хозяйственных нужд сельского хозяйства.
Особенности природных условий территории предопределили здесь развитие большого количества малых водотоков. Водотоки с площадью водосбора менее 10 км2 составляют 82% всего количества водотоков. При этом густота водотоков длиной менее 10 км в лесостепной зоне равна в среднем 0,25 км/км2 (достигает своего максимума на Среднерусской возвышенности — 0,6—1,0 км/км2), в степной зоне она несколько снижается— до 0,12 км/км2 (рис. 1).
Необходимый размер пруда предопределяет и выбор его местоположения в звеньях гидрографической сети. При этом рост объема пруда с увеличением порядка водотока происходит, как правило, не столько за счет его глубины, сколько за счет расширения площади его зеркала. В среднем на каждый 1 м глубины пруда площадь зеркала возрастает на 6 — 7 га.
Рис. 1. Карта-схема пространственного распределения густоты первичной гидрографической сети в бассейне Дона, км/км2: 1) 0,0—0,1; 2) 0,1—0,2; 3) 0,2-0,3; 4) 0,3-0,4 [5]
Отметим также, между объемом пруда и его площадью зеркала на исследуемой территории наблюдается достаточно тесная зависимость (коэффициент корреляции г > 0,8, [1, 5].
Имеющийся прудовой фонд на исследуемой территории используется примерно следующим образом. Около 15% прудов используется для рыборазведения; для орошения и хозяйственно-бытовых нужд — 70%; для рекреационных целей — порядка 10% и противопожарных целей — 5%. Из этого числа около 20% прудов имеет комплексное назначение. Правильное ведение прудового хозяйства — важный дополнительный источник дохода сельскохозяйственных предприятий.
Если пруды используют для орошения, то их наполнение чаще всего рассчитывается на 50% обеспеченности. Согласно гидротехническим требованиям проектирование земляных плотин данного класса уровня производят на 10% обеспеченности.
При проектировании малых гидротехнических сооружений играет большую роль устройство водосбросных сооружений. Они предназначаются для сброса излишней воды из водоема в период наполнения пруда талой водой. К их возведению относятся с особой тщательностью. Во-первых, их стоимость составляет до 40% от общей стоимости самого гидротехнического сооружения.
Во-вторых, их прочность — гарантия сохранности пруда и плотины. Очень часто из-за их неудовлетворительного состояния пруды разрушаются, несмотря на то, что плотина довольна крепка. Водосброс устраивают в коренном береге балки в стороне от тела плотины. На небольших прудах, сооружаемых в верховьях балок небольших размеров, водосливом обычно служит небольшая канава. Ширина канавы берется по соответствующему гидротехническому расчету. На больших прудах водосброс состоит из подводящего канала, сопрягающего сооружения и отводящего канала. В качестве сопрягающего сооружения применяются перепады, быстротоки, консольные сбросы и др.
Практика эксплуатации искусственных водоемов в лесостепной и степной зонах показывает, что в 70% случаев разрушение плотин прудов происходит вследствие выхода из строя водосбросов. Причина заключается, прежде всего, в несоответствии фактически наблюдае-
мых объемов максимальных расходов расчетным.
150 прудов вышло из строя весной 1994 г. в Воронежской области из 1100 при прохождении волны половодья 30% обеспеченности. Это составило более 13% от всего прудового фонда. В результате прорывов плотин и каскадов прудов только в Острогожском районе Воронежской области было подтоплено 1824 жилых дома, 9 административных зд
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.