Экологическая характеристика водоемов Карабалыкского района

Экологическая характеристика водоемов Карабалыкского района

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский социально-технический университет

Имени академика Зулхарнай Алдамжар

Факультет педагогический

Кафедра естественных наук

Специальность 050608 «Экология»

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

на тему: Экологическая характеристика водоемов Карабалыкского района

Дипломник:

Худолеева Оксана Владимировна

Костанай, 2009

Содержание

Введение

. Литературный обзор

1.1 Общая характеристика пресных вод

.1.1 Ледники

.1.2 Реки

.1.3 Озера

.1.4 Подземные воды

1.1.5 Искусственные водоемы

1.2 Проблемы и охрана водных ресурсов Казахстана

1.2.1 Основные угрозы водным ресурсам

.2.2 Меры по охране водных экосистем

.2.3 Меры по восстановлению водных экосистем

.3 Природные водоемы Костанайской области

.3.1 Реки и временные водотоки

.3.2 Озера

.3.3 Условия формирования стока

1.4 Экологическое состояние водоемов Костанайской области

1.4.1 Общая экологическая характеристика водоемов

.4.2 Основные загрязнители водоемов Костанайской области

.4.3 Меры борьбы с загрязнителями водоемов Костанайской области

. Методика исследования

. Результаты исследования

.1 Климато-географическая характеристика Карабалыкского района

.2 Характеристика рек Карабалыкского района

.2.1 Характеристика реки Уй

.2.2 Характеристика реки Тогузак

.2.3 Характеристика озер Карабалыкского района

.3 Флора и фауна

Заключение и выводы

Список использованных источников

Введение

Республика Казахстан расположена в Центральной Азии в центре Евразийского материка и занимает девятое место в мире по размеру своей территории (2,72 млн.км²). Западная граница государства проходит по акватории Каспийского моря. Приволжским степям, поднимаясь на север к южным отрогам Урала, далее на восток вдоль юга Западно-Сибирской равнины до Алтайских хребтов. Восточная граница проходит по хребтам Тарбагатая и Джунгарии, южная - по горам Тянь-Шаня и Туранской низменности до побережья Каспия. Самая высокая точка Казахстана - пик Хан-Тенгри (6995 м ниже уровня моря), самая низкая - впадина Карагие (132 м ниже уровня моря).

Для Казахстана водные ресурсы являются одним из главных факторов, определяющих устойчивое социально-экономическое развитие. Поверхностные водные ресурсы по территории республики распределены крайне неравномерно и характеризуются значительной многолетней и внутригодовой динамикой. В силу климатических особенностей страны почти весь сток поверхностных источников приходится на весенний период. Это, а также зависимость от трансграничных источников водоснабжения, обуславливают неравномерную обеспеченность водными ресурсами регионов. Практически на всей территории страны имеет место напряженная водохозяйственная обстановка, вызванная не только недостатком водных ресурсов и загрязнением водных источников, которая достигла наибольшего уровня в период экономического роста, но и нерациональным использованием водохозяйственной системы, неэффективным управлением ею [1].

Дефицит воды - одна из главных причин возникновения экологически кризисных ситуаций и социально-экологической напряженности. Подавляющая часть территории Республики Казахстан расположена в аридной зоне, главная отличительная особенность которой - дефицит пресной воды. По оценкам экспертов, для экологически безопасного индивидуального пользования необходимо не менее 5 тыс. м³ воды в год, тогда как во многих районах Казахстана в целом доступным является не более 1000-700 м³. Положение усугубляется тем, что имеющиеся ресурсы поверхностных вод Казахстана распределены крайне неравномерно по территории и во времени - от 70тыс. м³/км² в год на юго-востоке Республики до 6,5-8 тыс. м³/км² в год в Центральном и Северном Казахстане, при этом, в маловодные годы повторяемостью раз в 20 лет удельная водообеспеченость может уменьшиться более, чем на порядок.

В Казахстане уделяется большое внимание вопросу о роли экосистем в управлении водными ресурсами, таких как горные территории, водно-болотные угодья и леса, которые обеспечивают естественный сбор, фильтрацию, хранение и сохранение воды [2].

Следует подчеркнуть, что жизненно важное значение в возобновлении водных ресурсов играют различные типы водно-болотных угодий, имеющих огромное значение в водном режиме.

Актуальность выбранной темы определяется усилением несбалансированности между способностью природной среды к восстановлению и антропогенной нагрузкой на экосистемы. Водные экосистемы особенно чутко и выражено реагируют на такого рода дисбаланс.

Практическая значимость работы обусловлена необходимостью оценки экологического состояния водных экосистем для планирования хозяйственного использования водоемов и прогнозирования их состояния во времени.

Цель работы: дать экологическую характеристику водоемов Карабалыкского района.

Задачи:

изучить физические и гидрохимические показатели рек Уй и Тогузак;

оценить экологическое состояние озер Карабалыкского района;

рассмотреть разнообразие флоры и фауны водоемов и прилегающих к ним территорий.

водоем экологический загрязнение географический

1. Литературный обзор

.1 Общая характеристика пресных вод

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, взвешены твердые частички. Пресной называют воду, 1 л которой содержит не более 1 г растворенных веществ (солей), т.е. воду с соленостью не более 0,1%. Соленость океанической воды равна 3,5% или 1 л ее содержит 35 г солей.

Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды. В замкнутой системе круговорота воды участвуют атмосферное, океаническое, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологическое, хозяйственное звенья. Каждое из них имеет свои особенности.

С поверхности океана вода, испаряющаяся в виде водяного пара, попадает в атмосферу. Ветер переносит обогащенный влагой воздух на материк, где водяные пары, конденсируясь, образуют облака. Под влиянием изменяющихся атмосферных условий излишек накопившейся в облаках влаги выпадает на поверхность земли в виде атмосферных осадков: дождя, снега, града. Часть стекает с гор, возвышенностей в реки и озера и, наконец, некоторая часть фильтруется в почву и расходуется на постоянное питание подземных вод.

После длительного пути речные и подземные воды вновь возвращаются в моря и океаны, замыкая, таким образом, непрерывно действующий на Земле цикл влагооборота.

Круговорот воды - это исключительно важное свойство гидросферы. Благодаря ему общее количество воды на Земле не уменьшается и вода делается практически неисчерпаемой. В этом заключается существенное отличие водных ресурсов от других полезных ископаемых.

Из общего количества воды на земле, только 2% приходится на долю пресных, но они постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Подсчитано, что пары атмосферы обновляются в среднем каждые 10 суток, речные воды в руслах рек - в среднем 10-12 суток, почвенная влага возобновляется ежегодно. Более медленно происходит водообновление поземных вод, а также вод в озерах, болотах и ледниках. Воды Мирового Океана обновляются за 2 млн. лет [1].

В процессе возобновления запасов пресных вод основную роль играют атмосферные осадки.

Осадки на поверхности суши создают ресурсы поверхностных вод и являются основным источником формирования пресной воды. Известно, что на поверхность нашей планеты в среднем в год выпадают осадки, равные метровому слою. Казалось бы, ресурсы пресной воды на земном шаре достаточны для снабжения населения водой, но распределены они крайне неравномерно. На Земле много районов избыточного увлажнения, где количество выпадающих ежегодно осадков превышает количество воды, испаряющей с поверхности. Однако в полтора раза больше на Земле обширных областей, где осадков выпадает мало. Это районы, охватывающие многочисленные пустыни, полупустыни и засушливые территории.

Пресные воды на земном шаре распределяются по водным объектам: ледники, подземные льды, постоянный снежный покров; подземные воды, влага в почве, пресные озера, болота, вода в руслах рек, вода в атмосфере, биологические воды (в живых организмах).

Наибольшее практическое значение для человека представляют речные воды, озерные используются в народном хозяйстве в несравненно меньших размерах. Полярные ледники и ледниковые покровы пока практически интереса не представляют. Источников получения пресной воды всего четыре. Разнообразные осадки, реки и озера, артезианские скважины и ледяной покров. Полноценно используют лишь два источника - подземные и наземные водоемы. Рассмотрим основные источники пресных вод.

1.1.1 Ледники

Ледники - мощные аккумуляторы чистейшей пресной воды.

Ледники - подвижные скопления льда на поверхности суши - образуются там, где в течение года выпадает больше снега, чем успевает растаять. В Антарктиде и Арктике такие условия создаются на небольшой высоте (на уровне моря или чуть выше); в тропическом поясе только в горах на большой высоте. Имеет значение и количество выпадающих твердых осадков: чем их больше, тем ниже в горах накапливается снег при одних и тех же температурах. Выпавший снег постепенно уплотняется и превращается в фирн (зернистый лед), а затем в глетчерный лед. Лед обладает способностью под влиянием силы тяжести перемещаться (течь) со скоростью от нескольких метров до 200 м в год.

Помимо подземных вод, под обширными пространствами верхних пластов суши распространены еще и подземные льды. Их общая масса оценивается величиной в 500000 км³. Территории, содержащие подземный лед (зоны многолетней мерзлоты), занимают 47% площади России. В толще вечно-мерзлых грунтов лед заполняет трещины и поры горных пород, выступая в роли своеобразного цемента. В отдельных местах лед образует сплошные залежи в виде пластов и линз, ледяных жил, штоков. Мощность ледяного слоя может достигать 50 м.

В зонах вечной мерзлоты встречаются своеобразные подземные воды - криопеги. Так называются концентрированные подземные рассолы, сохраняющие жидкое состояние при отрицательных температурах. Обычно температура замерзания их не ниже -10°С, но отдельные зоны жидких рассолов обнаруживали и при -36°С.

Залегая на глубине 200-300 м и имея возможность двигаться в пластах горных пород, криопеги создают природный холодильник, простирающийся в глубь Земли более чем на километр и охватывающий 2/3 Сибирской платформы, острова и побережья Северного Ледовитого океана, включая его шельф. Наличие криопегов весьма осложняет водоснабжение этих районов, затрудняет добычу нефти и газа: при пониженных температурах в глубоких пластах нефть становится очень вязкой, а газ (метан) образует с водой льдоподоб-ные кристаллогидраты. Ученые предсказывают существование мощной криопеговой зоны и под Антарктическим ледяным щитом. Возможно, исследователи в скором времени найдут эффективные пути использования криогенных свойств подземных рассолов, и тогда промышленность получит дешевый природный хладагент в практически неограниченных количествах.

Покровные ледники имеют значительную мощность, скрывают неровности рельефов и занимают большую площадь (напр. покровный ледник Антарктиды мощностью около 2 км, и ледник Гренландии). От края этих ледниковых покровов постоянно откалываются огромные глыбы льда - айсберги, сидящие на мели или свободно плавающие.

Горные ледники занимают вершины гор, различные углубления на их склонах (кары, цирки) и долины. Горные ледники значительно меньших размеров, чем покровные, и более разнообразны.

В Казахстане современное оледенение известно на Алтае, хребет Саур, в Джунгарском Алатау, Терскей Алатау, Кунгей Алатау, Заилийском Алатау, Киргизском Алатау и Таласском Алатау. Здесь насчитывается более 2700 ледников, в которых «законсервировано» огромное количество пресной воды (95км³). Талые воды ледников - важнейшая часть водных ресурсов. Они являются основным источником питания многих рек и озер (от интенсивного таяния ледников зависит водоносность горных рек). Усиленное таяние ледников и снегов на их поверхности происходит в летнее время. В этот период поступление ледниковых и снеговых вод в питаемые ими реки увеличивается в среднем на 25-30% [2].

Для засушливых районов ледниковое питание рек имеет важное хозяйственное значение. Ледники добавляют воду рекам как раз в то время, когда орошаемые земли больше всего нуждаются в воде.

Ресурсы пресных вод в Казахстане составляют 524 км³, из которых на речной сток приходится 100,5 км³.

.1.2 Реки

Реки являются значительной частью ресурсов пресной воды. Вследствие непрерывной возобновляемости и легкодоступности именно речные воды наиболее пригодны для использования человеком. В развитии человеческого общества их роль чрезвычайно велика, так как хозяйственная деятельность без них практически невозможна. Реки служат путями сообщения, их используют для создания оросительных систем, они являются источниками механической энергии, водоснабжения и, особенно в последнее время, служат незаменимыми поставщиками пресной воды для промышленности.

По континентам ресурсы речных вод распределены неравномерно: в Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% мировых запасов речных вод.

СНГ по общему объему речного стока значительно богаче всех крупнейших государств мира, но показатель удельной водообеспеченности (на единицу площади) этих государств в среднем в полтора раза ниже мирового. В среднем территория СНГ по водообеспеченности оценивается как удовлетворительная.

Большое значение для функционирования рек имеют атмосферные осадки, которые образуются в результате испарения влаги из океана и суши. При этом непосредственное питание рек осуществляется дождями, при таянии снегового покрова, талыми водами ледников, а также подземными источниками, которые в значительной мере обязаны своим образованием атмосферным осадкам.

Устойчивая снежная зима, характерная для большей части территории нашей страны, является причиной того, что большинство рек получают в основном снеговое питание, и паводок у них наступает весной. Это обусловливает очень сложный состав паводковых вод, так как в течение долгих зимних месяцев из атмосферы в бассейн реки поступают с осадками самые различные вещества. Пылевидные промышленные выбросы, продукты сгорания угля и нефти, облака вулканической пыли и т.п. непосредственно попадают в водоемы или оседают на сушу и постепенно смываются в водоемы. А на территориях со снежным покровом все эти осевшие частицы накапливаются и в половодье в течение короткого времени сносятся в реки и озера, изменяя в них состав воды. Хотя подобное изменение в основном непродолжительно, оно усложняет работу водоочистных сооружений, требует специальных мероприятий в рыбном хозяйстве и т.д.

Реки снегового питания, особенно восточно-сибирские, как правило, имеют низкое солесодержание (так называемый малый ионный сток), вода в них мягкая, маломинереализованная. Во многом это объясняется типом промытых подзолистых грунтов, по которым они протекают, а также полноводностью.

В районах с обильными дождевыми осадками паводки в основном бывают дождевого происхождения и, как правило, приурочены к дождевому сезону (например, в бассейне Амура - летом, в период летних муссонов, в

Средиземноморском бассейне - зимой, в Малой Азии - весной, в бассейнах Нигера и Амазонки - осенью).

При дождевых паводках, в отличие от снеговых, чаще и резче колеблются уровни рек, причем пики этих показателей многочисленны, но кратковременны. Соответственно изменяется и содержание в речной воде минеральных, а также природных органических веществ и ядохимикатов, смываемых с полей дождевыми потоками.

У горных рек, берущих начало от ледников и многолетних снежников, половодье приурочено к летнему времени. Именно в эту пору года достигает максимума таяние снега и льда. Следует отметить, что такой режим рек важен в хозяйственном отношении: зачастую реки находятся в засушливых зонах с устойчивым теплым климатом и широко используются для орошения, когда потребность в воде наибольшая (например, большая часть стока Амударьи и Сырдарьи). Особый интерес представляют полярные реки такого типа. В Гренландии, например, есть реки, текущие в ледовом ложе. Обнаружили их и в Антарктиде. «Жизнь» таких рек длится всего несколько месяцев и совпадает с периодом летнего таяния снега. Это наименее минерализованные реки в мире.

На острове Шпицберген есть поселок Пирамида. Там в водопровод поступает почти дистиллированная вода прямо из речки, текущей по леднику Бертиль. Зимой для «стимулирования» речки, в ледяную, пещеру подают пар от небольшой ТЭЦ, а недостаток в воде минеральных веществ жители поселка восполняют употреблением иодированной соли.

Наиболее стабильны уровни рек, образующихся из мощных источников глубинных подземных вод, а также вытекающих из крупных озер. Они отличаются постоянством минерального состава и почти полным отсутствием (у истоков) микрофлоры.

К сожалению, в Европе подземный сток на единицу площади вдвое ниже среднего показателя для всех континентов. Поэтому так маловодно большинство рек стран СНГ в межень (сухое или холодное время года), именно в тот период, когда они имеют возможность пополняться главным образом за счет подземных вод.

Реки являются значительной частью ресурсов пресной воды. На территории Казахстана протекает 39 тыс. рек и временных водотоков. Из них только четыре реки длиной более тысячи километров - Иртыш, Сырдарья, Ишим и Урал. Десять рек - Чу, Тургай, Нура, Или, Сарысу, Тобол, Эмба, Илек, Иргиз - длиной более ста километров, 155 рек имеют длину менее ста километров [3]. Густота речной сети неравномерна. Наиболее богатыми высокогорные области, равнинные территории отличаются редкой речной сетью. Крупные реки (Иртыш, Урал, Или, Сырдарья) протекают только по окраинам республики. На территории Костанайской области речная сеть хорошо развита только в северной и южной ее части. В пределах области насчитывается около 310 водотоков длиною не менее 10 км, причем более половины из них (174) являются временно действующими. Рек длиною более 100 км - 21, а свыше 500 км только две - Тобол и Тургай [4].

Большая часть рек Казахстана относится к внутренним замкнутым бассейнам Каспийского и Аральского морей, озер Балхаш и Тенгиз, и только реки бассейнов Оби, Ишима и Тобола доносят свои воды до Карского моря. В республике есть реки почти всех типов водного режима.

Каждая река имеет исток и устье. Исток - место, где река берет начало, от которого наблюдается постоянное течение воды в русле. Истоком реки могут служить озеро, болото, ледник, родник. Устье - место впадения реки в другую реку, озеро, море или океан. Река с притоками образует речную систему.

Однако не все реки обязательно впадают в какой-то водоем. В пустынных районах из-за сильного испарения и большого забора воды на орошение и другие хозяйственные нужды, реки иногда не достигают другого водоема и образуют сухое устье (напр., Сырдарья и Амударья).

Реки Центрального и Западного Казахстана, а также притоки Иртыша, Ишима и Тобола маловодны, весной на отдельных участках разливаются. Подавляющая часть их летом либо совершенно пересыхает, либо разбивается на цепь осолоняющихся плёсов. Часть рек кончается слепо, донося лишь при таянии снегов свои воды до временных озер, превращающихся летом в солончаки. Некоторые реки, выходят на пустынные равнины, теряют свои воды из-за испарения, остаются сухие русла. Например, не «добираются» до Аральского моря реки, Чу, Сарысу. Река Эмба впадает в Каспийское море лишь в редкие, особенно многоводные годы. Резкие колебания стока в таких реках ограничивают возможности хозяйственного использования вод для орошения, удовлетворения нужд промышленности и транспорта.

Уровень воды в реках подвержен изменению в течение года. Во время половодий и паводков реки выходят из берегов и затапливают всю или большую часть долины.

Питание реки - поступление в нее воды от различных источников; может быть дождевое, снеговое, ледниковое и подземное, большинство рек имеет смешанное питание. Соотношение между источниками питания может изменяться по сезонам года.

Многие реки Казахстана питаются в основном за счет весеннего таяния снега, отчасти грунтовыми водами. Равнинные реки в основном имеют снеговое питание. Дождевые осадки и подземные воды составляют от 5 до 15% годового стока. После окончания весеннего половодья большая часть рек пересыхает на период от нескольких дней до одиннадцати месяцев. У горных рек подземное питание достигает 40-60%. Наименьшие расходы воды в реках и пересыхание их наблюдаются чаще в конце зимы и реже - в летнюю межень.

Режим стока рек очень неравномерен. Например, основная река Центрального Казахстана - Нура весной проносит 88% объема годового стока. В остальное время года питание реки резко сокращается и происходит преимущественно за счет грунтовых вод. Летний сток реки Нуры составляет всего 3% от объема годового стока, осенний - 2%, зимний - 7% [1].

Сток рек также изменяется в зависимости от колебаний климата и от вмешательства человека в естественные процессы. В сельском хозяйстве большая часть воды не возвращается в реки, а расходуется на испарение и образование растительной массы, так как при фотосинтезе водород из молекул воды переходит в органические соединения. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, строятся водохранилища.

Речные воды - это самый удобный для использования вид природных вод. Прежде всего, реки служат источником пресной воды для промышленности, сельского хозяйства, водоснабжения населенных пунктов. Реки используются также для получения электроэнергии, как транспортные пути, места ловли и разведения рыбы, отдыха и спорта. На многих реках построены плотины и созданы водохранилища - крупные искусственные водоемы (в отличие от прудов, сочетающие в себе особенности рек и озер). Строительство водохранилищ позволяет решать ряд важных задач: создавать значительные запасы воды, регулировать уровень воды в реках, предотвращать наводнения, улучшать транспортные условия, а также условия для отдыха людей и занятий спортом. Однако строительство водохранилищ на равнинных реках имеет ряд негативных следствий: затапливаются большие площади плодородных пойменных земель, реки ниже плотин водохранилищ лишаются необходимого пойменного режима, вокруг водохранилищ на больших площадях происходит подъем уровня грунтовых вод, что приводит к заболачиванию, нарушаются условия обитания ценных промысловых рыб. В настоящее время водохранилища стараются создавать на горных реках, где они причиняют меньший ущерб.

На территории Костанайской области, на реке Тобол и в его верховых притоках создан каскад водохранилищ для многолетнего регулирования стока и его использования. Аккумулированный сток используется для водоснабжения городами Костанай, Житикара, Лисаковск, Рудный, а также множество других населенных пунктов и орошения земель.

.1.3 Озера

Большая часть запасов пресных вод стран СНГ сосредоточена в озерах, которых насчитывается около 2 млн. 800 тыс. Суммарная их площадь составляет 2% территории. В целом на нашей планете запасы пресных озерных вод оценивают в 176000 км».

Многие современные озера были образованы в результате отступления ледников в период последнего оледенения. Таково происхождение Ладожского, Онежского, а также пяти Великих Американских озер. Глубочайшие озера возникли там, где образовались провалы в результате разломов и опускания земной коры. Самое глубокое озеро на планете - Байкал (1620 м), затем африканское озеро Танганьика (1470 м). Большую глубину имеют «круглые озера», располагающиеся в кратерах потухших вулканов и карстовых воронках. Очень живописные, чистые и глубокие озера нередко образуются в горах в результате катастрофических горных обвалов (например, Рица на Кавказе, Сарезское озеро на Памире). Дата рождения Сарезского озера известна совершенно точно - 8 февраля 1911 г. В этот день в верхнем течении реки Мургаб в воду обрушились миллиарды кубометров скальных глыб. Образовалась естественная набросная плотина высотой 600 м и началось формирование озера. Через три года оно стабилизировалось и получило постоянный сток путем фильтрации вод через тело плотины.

Естественная плотина с честью выдерживает давление массы воды весом свыше 20 млрд. т.

«Сарез» по-таджикски означает «льющий на голову». Озеро площадью 100 км² грозно нависает над нижележащими поселками. За озером постоянно наблюдают ученые. По предварительным расчетам оно будет вполне безопасным, если его уровень искусственно снизить на 100 м. Избыток воды может быть эффективно использован для орошения плодородных земель Горно-Бадахшанской автономной области и получения электроэнергии.

Среди пресных озер особое положение занимает Балхаш, Не будучи вполне пресным, это озеро не может считаться и соленым. Естественная дамба почти полностью разделяет его на две части. В западной содержится пресная вода, в восточной - соленая. Обе части неодинаковы по составу населяющих их живых организмов.

Озеро Могильное, расположенное на острове Кильдин в Кольском заливе, отгорожено от Баренцева моря естественной дамбой, сложенной из пересыпанных песком валунов, плиток песчаника и гальки. Дамба под-держиваетравновесиемеждупоступающими в озеро соленой морской водой и пресной водой из атмосферы и с суши. По минеральному составу это уникальное озеро напоминает слоеный пирог: до глубины 4 м вода в нем пресная, затем соленость воды резко возрастает, и на глубине 7 м вода в озере содержит почти столько соли, как вода Баренцева моря. На глубине 13 м в озере накапливаются сероводород, метан и углекислый газ. Тонкий слой воды на границе сероводородной зоны окрашен в красивый розовый цвет. Это результат жизнедеятельности фотосинтезирующих серобактерий, не пропускающих ядовитый сероводород в верхние слои воды. Минеральному составу озера соответствует распределение его обитателей: здесь широко представлены обычно не встречающиеся в одном водоеме пресноводные и морские растения и животные. Благодаря такому сосуществованию, они во многом отличаются от родственных особей, живущих в типичных условиях, и служат объектом научных исследований. Однако озеру и его обитателям наносится большой урон: оно все больше загрязняется отходами, содержащими моющие средства и нефтепродукты. Озеро Могильное не должно остаться безнадзорным, чтобы не оправдалось его печальное название.

В районах повышенной влажности, где поступление воды намного превышает ее расход на испарение, озера становятся проточными, давая начало рекам. Своеобразен Байкал: принимая в себя несколько сот больших и малых рек, он «выпускает» лишь одну Ангару, мощную, стремительную. В засушливых районах озера преимущественно бессточные, настолько велико испарение с их поверхности.

Как и реки, озера распределены крайне неравномерно. Большинство их находится на северо-западе европейской части стран СНГ, в Западной Сибири и Северном Казахстане. Преимущественно это небольшие водоемы. Основная масса пресной воды - 26000 км³ - сосредоточена в 16 крупнейших озерах (Байкал, Ладожское, Онежское и др.). На долю одного только Байкала приходится 88% всего запаса пресной воды.

Байкал, словно естественный колоссальный биофильтр, производит чистейшую питьевую воду. Молевой сплав леса больше не практикуется, и русла крупных рек, впадающих в Байкал, на протяжении 700 км расчищены от затонувшей древесины. Приняты меры и по предотвращению загрязнения озера нефтесодержащими отходами с судов. Для этого созданы пункты приема отходов и балластных вод, а сброс их в озеро не допускается. Качество байкальской воды непрерывно контролируется гидрометеослужбой. На берегах озера созданы два заповедника и десятки заказников, где сохраняется и изучается около 2000 видов растений и животных.

Развернутая программа охраны и рационального использования уникального водоема позволит сберечь Байкал для будущих поколений.

У большинства озер вековые запасы воды крайне медленно возобновляются: в среднем 1,5% в год от общего запаса, а у Байкала - лишь 0,3%. Постепенная деградация озер зависит от интенсивности смыва с полей соединений фосфора и азота - составной части удобрений, от поступления сточных вод, содержащих минеральные и органические загрязнения, а также от отложения остатков растений и животных.

В результате этих процессов озера загрязняются, падает их биологическая продуктивность, изменяется режим. Озера либо превращаются в болота, либо погибают. Немалую роль при этом играет продолжительный сброс ядовитых промышленных стоков.

Естественные же процессы формирования озер, особенно бессточных, обычно приводят к их постепенному перерождению в болота.

Озера таят в себе огромные богатства. Они располагают такими важными ресурсами, как пресная вода, различные соли, строительные материалы (галечники, гравий, пески и илы), заросли тростника и другой водной растительности, сапропели, отложения торфа, лечебные грязи и рапа. В некоторых озерах можно разводить водоплавающую птицу и ондатру, создавать охотничьи хозяйства и заповедники. Кроме того, они могут служить местами отдыха.

Пресные озера являются важным источником водоснабжения. Не случайно на брегах больших озер располагаются населенные пункты, промышленные предприятия, сельскохозяйственные угодья.

В Казахстане насчитывается 48262 озера (размером от 1 га и выше) с общей площадью водной поверхности 45002 км². Из них крупных озер (более 1 км²) - 3014 с площадью 40769 км [5].

На территории республики Казахстан озера размещаются неравномерно. Они удалены одно от другого на сотни километров или расположены настолько густо, что образуют озерные области. Так, в Северном Казахстане насчитывается 21580 озер (45%) общей площадью 15623 км² (35%), тогда как в Центральном и Южном Казахстане - 17554 озера (36%) общей площадью 4658 км² (10%) [14]. Самые крупные озера расположены на юго-западе и юго-востоке республики. Это Каспийское море, озера Балхаш и Тенгиз в Центральном Казахстане, Алаколь и Сасыкколь у Джунгарских ворот, Маракколь на Алтае. Больше всего озер в лесостепи и северной части степной зоны, их много также в поймах крупных и в дельтовых участках бессточных рек, теряющихся в песках. Малые озера располагаются главным образом в поймах рек, средние и крупные в основном приурочены к древним долинам рек и тектоническим впадинам. В степной полосе, в горах и по долинам рек преобладают пресные озера, в полупустынях и пустынях - соленые. Самое пресное озеро, в литре которого содержится всего 80 миллиграммов солей, - Маркаколь [1].

По условиям водообмена на территории Казахстана различают бессточные, периодически сточные, сточные и проточные озера. Основную массу из них составляют бессточные.

Компоненты водного баланса бессточных озер (поверхностный сток, осадки, выпадающие на поверхность озера, грунтовые воды, фильтрация и испарение) подвержены большим внутригодовым и многолетним изменениям, которые в условиях мелководности приводят к характерному для Казахстана непостоянству уровня, пересыханию значительной части водоемов летом и осенью, а также в многолетние маловодные периоды.

На территории Костанайской области находится около 3740 озер с площадью водяного зеркала более 1 кв. км, в т.ч. пресных - 3085. Преобладают озера плакарного типа образовавшиеся на поверхности Костанайской равнины в результате просадочно-суффозионных процессов и работы ветра. Они находятся в округлых беловцеобразных мелких котловинах, содержат пресную воду атмосферного происхождения, в различной мере заросшие камышом и осокой, отчасти заторфованные, являются местами обитания водоплавающих птиц, рыб, ондатр. Более глубокие котловины преимущественно низменные это остатки другой речной сети, модифицированные геологическими процессами. В водно-солевом питании талых озер участвуют подземные минерализированные воды, поэтому многие из них соленые, нередко рассольные с соленакоплением. В некоторых озерах сформировались залежи лечебно-сульфидных грязей. Водность и соленость озер зависят от цикличных колебаний увлажненности территории, продолжительность которых длится 25-45 лет.

.1.4 Подземные воды

В верхней части земной коры, на разной глубине под почвой, находятся обширные запасы подземных вод.

Подземные воды возникли наряду с образованием твердой, воздушной и водной оболочек Земли. Атмосферные воды, выпадающие на поверхность Земли, постепенно просачиваются через толщу почв и пород, добираясь до водоупорного слоя глин, структуру которых можно сравнить с пластинками слюды или чешуйками рыб. Насыщенные водой подземные пласты получили название водоносных. Как правило, они находятся в зажатом состоянии между водоупорными глинами. Вследствие этого подземные воды приобретают напор и могут выливаться на поверхность в виде фонтана. Водоносных горизонтов и водоупоров может быть множество. Нередко они образуют целые бассейны подземных вод.

Лишь относительно малая доля такой воды выходит на поверхность в виде тихих ключей, горных ручейков или бурных пароводяных фонтанов - гейзеров. Основные же массы ее тысячелетиями накапливаются в невидимых кладовых, стиснутые между водоупорными слоями, пока не откроется где-либо свободный выход или не выпустит их на простор дерзкое вмешательство человека.

Верхняя граница подземных вод проходит на различных глубинах - от нескольких метров до нескольких десятков и сотен метров. Ниже этой границы почти все поры и трещины в горных породах заполнены водой, за исключением отдельных участков нефтяных и газовых месторождений, где поры и трещины заняты нефтью и газом.

По расчетам в верхней пятикилометровой толще земной коры на континентах содержится 84,4-10⁶ км³ воды. Из них 60 1 0⁶ км³ составляет свободная (гравитационная) вода, способная передвигаться под влиянием силы тяжести.

Во всей земной коре содержится около 1,5-10⁹ км³ воды, что соизмеримо с объемом Мирового океана.

Подземные воды - это единственный вид полезных ископаемых, запасы которых могут возобновляться в процессе эксплуатации, поскольку они являются сложной динамической системой, взаимодействующей с окружающей средой. Поэтому запасы подземных вод подразделяются на статические (так называемые вековые воды) и динамические (возобновляемые). Эксплуатационные запасы подземных вод определяются расходом, который может быть постоянно получен за единицу времени.

Мировые динамические запасы подземных вод составляют 12000 км³, в том числе для СНГ - 880 км³. Это подземные воды так называемой зоны активного водообмена, которые дренируются реками и создают устойчивую часть речного стока.

Ниже уровня дренажа рек предполагается наличие не менее 9/10 общего запаса вековых подземных вод, имеющих очень слабую активность водообмена.

О ресурсах пресных подземных вод можно судить по величине подземного стока в реки. Для стран СНГ этот сток превышает 30000 м³/с, что составляет почти четверть общего речного стока.

На территории СНГ пресные подземные воды наиболее распространены в России, а также в Казахстане, где были обнаружены их огромные линзы, по объему равные нескольким Аральским морям. Обширные подземные линзы пресной воды найдены и в странах Средней Азии.

По химическому составу подземные воды делятся на пресные и минерализованные. По их значению в народном хозяйстве условно можно подразделить на четыре группы.

Первая группа объединяет различные по своему химическому составу, так называемые пресные воды. Пресные воды, как правило, залегают до глубины 150-200 м, ниже они переходят в солоноватые воды и рассолы.

Во вторую группу входят термальные подземные воды, обладающие повышенной (до 40-60 градусов) и высокой (от 60 до 100 градусов) температурами, а также так называемые парагидротермы (с температурой более 100 градусов). В земной коре термальные подземные воды распространены на глубине более 1000 м ниже пояса пресных подземных вод.

В третью группу входят так называемые подземные воды, содержащие в растворе повышенное количество некоторых полезных химических элементов или их соединений. Например, некоторые разновидности промышленных подземных вод содержат повышенные количества йода и брома, бора, вольфрама и др.

Четвертая группа подземных вод объединяет такие их разновидности по химическому и газовому составу, которые обладают бальнеологическими свойствами (лечебные и столовые воды). Глубина их залегания различна (от 200-300 до 1500-2000 м).

Для деятельности человека (особенно для хозяйственно-питьевого использования) наибольший интерес представляют самые верхние водоносные горизонты. Преимущество подземных вод по сравнению с поверхностными водами рек, озер и других источников огромны: они достаточно защищены от поступления загрязнений с поверхности, имеют постоянный состав и температуру, распространены более равномерно.

Общее количество пресных подземных вод, заключенных в земной коре и невидимых глазу, подсчитать трудно; разные исследователи получили сильно различающиеся между собой цифры. Нет, однако, сомнения, что пресных подземных вод на земном шаре гораздо больше, чем поверхностных.

В условиях Казахстана важное значение для народного хозяйства приобретают подземные воды, большие запасы которых обнаружены в его недрах.

Велики запасы артезианских вод в южных областях Казахстана. Под песками Кызылкум, Моюн-Кум и в других засушливых районах расположены наиболее крупные подземные моря.

Западный Казахстан, является одним из наиболее засушливых районов республики. Однако гидрогеологами здесь установлены огромные ресурсы пресных и слабосолоноватых подземных вод.

 В горных районах Юго-Восточного и Восточного Казахстана находятся большие запасы трещинных подземных вод.

В большинстве артезианских бассейнов Казахстана распространены термальные воды - теплые и горячие (бассейны Прикаспия и Мангышлака, пустыня Кызыл-Кум, Северное Приаралье, Тургай Прииртышье, Илийская долина и др.).

Центральный и Северный Казахстан имеет запасы грунтовых и артезианских вод. Однако распределены они по областям неравномерно. Наиболее богаты пресными пластовыми водами районы, примыкающие к восточному склону Южного Урала, и Предалтайские равнины Прииртышья.

Хотя подземные воды технически труднее эксплуатировать для водоснабжения, чем поверхностные, у них существенные преимущества: они меньше подвергаются загрязнению, сохраняют постоянную температуру и, главное, распространены повсеместно. Можно смело сказать, что где ни начать копать колодец или бурить буровую скважину - рано или поздно, на меньшей или большей глубине, обязательно встретишь воду, наткнешься на водоносный пласт.

Костанайская область по условиям водоснабжения относится к территории, недостаточно обеспеченным водными ресурсами. Основная масса населения области и промышленных предприятий расположена в бассейне реки Тобол и питается водами этого бассейна. Помимо поверхностных вод здесь открыты сравнительно крупные запасы грунтовых вод в четвертичных аллювиальных отложениях (реки Тобол, Аят) значительными ресурсами пресных и слабосоленых грунтовых вод обладает олигоценовый водоносный горизонт, имеющий площадное распространение. В эоценовом и меловом водоносных горизонтах крупные скопления пресных подземных вод образуются обычно в долинах рек Тобол, Убаган, Аят, отсутствуют водоупорные чеганские глины и происходит свободная фильтрация поверхностного стока. В породах скального фундамента, особенно в зонах региональных разломов, обнаружены небольшие запасы подземных вод.

.1.5 Искусственные водоемы

Искусственные водоемы - водохранилища и речные моря - начинают играть в гидрографической сети стран СНГ все большую роль. Сейчас в них насчитывается около 1150 крупных водохранилищ. По площади водного зеркала такие водоемы намного превосходят большинство наших природных озер. Общий полезный объем искусственных водохранилищ достигает 500 км³. Для всех водохранилищ мира эта величина составляет 2300 км».

По гидрологическому режиму водохранилища являются водоемами замедленного водообмена; питают их воды основной реки и ее притоков. Водохранилища предназначаются, прежде всего, для выравнивания стока (зарегулирования), а также служат для целей гидроэнергетики, орошения и др. Таким образом, создание водохранилищ позволяет более рационально использовать водные ресурсы в различных отраслях промышленности, способствует широкому развитию обводнения в засушливых районах.

Однако зарегулирование стока рек плотинами и образование водохранилищ имеют и немалые отрицательные последствия для водного хозяйства в целом. Сокращается водообмен; свойственный рекам транзитный тип природного круговорота превращается в практически замкнутый, характерный для озер, поскольку снижается скорость течения, уменьшается мутность воды, существенно изменяется гидрохимический режим. Это может привести непредвиденным последствиям.

Ожидается, что, благодаря широкому осуществлению гидротехнического строительства, к концу столетия площадь всех орошаемых земель в мире превысит 200 млн. га. Однако техническая деятельность человека, направленная на преобразование поверхности Земли, может привести и к крайне нежелательным последствиям. Когда создание водохранилищ и оросительных систем проводится недостаточно продуманно, почвы заслоняются, значительные территории заболачиваются, а по берегам водохранилищ интенсивно развиваются оползни и обвалы.

В СНГ, где многие водохранилища созданы на равнинных реках, возникла проблема мелководий. Их площадь составляет уже около 1 млн. га. Фактически мелководья не играют существенной роли в накоплении запасов воды. Но под ними заняты обширные сельскохозяйственные угодья, они подтапливают окружающие земли. В Киевском море до 40-50% водного зеркала приходится на мелководья. Мелководья, а затем и водохранилища в целом стали ареной нашествия микроскопических растений - сине-зеленых водорослей. По урону, который они наносят, эти крошечные организмы ничуть не лучше зубастых бразильских пираний. Из сотен видов сине-зеленых водорослей девять вызывают сильнейшее загрязнение, называемое цветением воды. Осуществляемое в широких масштабах зарегулирование крупнейших рек, в частности Днепра и Волги, создало для цветения воды неограниченные возможности. Идеальная среда обитания сине-зеленых водорослей - обширные, хорошо прогретые солнцем, слабопроточные мелководья, обогащенные фосфором и азотом органических веществ, содержащихся в дождевых смывах с почвы. Именно такие условия эти водоросли нашли в водоемах зарегулированных рек.

Порой микроскопические водоросли размножаются настолько бурно, что все водохранилище затягивается слизистой пленкой.

Отмирая, сине-зеленые водоросли приносят настоящее бедствие: в воду в большом количестве поступают фенолы, индол, скатол, другие ядовитые вещества и продукты их разложения. Рыбы покидают такие водоемы, вода в них становится непригодной даже для рекреационных целей.

Изыскиваются эффективные способы борьбы с сине-зелеными водорослями. В Институте гидробиологии АН Украины разработан способ продувки кислорода сквозь толщу воды, зараженной ими. Применяют и специальные ядохимикаты, убивающие водную флору.

Под действием минеральных коагулянтов, применяющихся также для осветления и очистки воды, идущей в водопроводную сеть, водоросли необратимо слипаются в комки. Найдены вирусы, для которых сине-зеленые водоросли являются желанным блюдом.

Перспективно и применение специальных всасывающих устройств, извлекающих водоросли из воды, после чего их используют как удобрения для полей или как промышленное сырье, потому что эти водоросли содержат до 50% белка, большое количество витамина В₅ и другие ценные компоненты.

В Институте ботаники АН Туркмении разработан новый метод борьбы с сине-зелеными водорослями путем использования их естественных врагов - высших водных растений. Установлено, что тростник, рогоз, камыш выделяют фитонциды, токсичные для этих водорослей. Особенно сильно угнетает их развитие роголистник погруженный.

1.2 Проблемы и охрана водных ресурсов Казахстана

.2.1 Основные угрозы водным ресурсам

Острейшей гидрологической проблемой стало изменение качества природных вод и состояния водных экосистем под влиянием хозяйственной деятельности. Стремительное распространение веществ антропогенного происхождения привело к тому, что на поверхности Земли практически не осталось пресноводных экосистем, качество воды которых не изменилось бы в той или иной степени.

Истощение вод - еще одна острая проблема - за последние 25 лет естественные поверхностные водные ресурсы рек уменьшились на 14,1 км³ по году среднемноголетней водности, из них: формирующиеся на территории Казахстана - 4,1 км³, поступающих с сопредельных территорий - 10 км³.

Это сказалось на ухудшении водообеспеченности природных комплексов практически во всех бассейнах, но особенно в низовьях рек Сырдарья, Или, Шу, Талас и других. Снизилась пропускная способность рек и гидроузлов, в частности на р. Сырдарья. В результате самоизлива бесхозных артезианских скважин происходит сработка запасов подземных вод на месторождениях в горных районах республики.

Наблюдается загрязнение поверхностных вод практически во всех бассейнах рек и водоемов. Существенно изменился их гидрохимический, гидробиологический и санитарный режимы в результате антропогенного воздействия. Происходит опасное загрязнение подземных вод от многочисленных накопителей сточных вод промышленных и коммунальных объектов. Практически сток всех рек стал непригодным для питьевого водоснабжения.

Наибольшая водная эрозия в Казахстане наблюдается в руслах рек горных районов и в нижних бьефах водохранилищ. Опасная эрозия наблюдается также на орошаемых землях с высокими уклонами (более 0,01) в связи с несовершенной техникой полива. Площадь таких земель составляет более 500 тыс. га.

.2.2 Меры по охране водных экосистем

Охрана водных ресурсов заключается в запрещении сброса в водоемы и водотоки неочищенных вод, создании водоохранных зон, содействии процессам самоочищения в водных объектах, сохранении и улучшении условий формирования поверхностного и подземного стока на водосборах.

Несколько десятилетий назад реки благодаря самоочищающей функции справлялись с очищением вод. Теперь же в наиболее обжитых районах в результате строительства новых городов и промышленных предприятий створы водопользования расположены столь плотно, что нередко места сброса сточных вод и водозаборы находятся практически рядом, Поэтому разработке и внедрению эффективных методов очистки и доочистки сточных вод, очистки и обезвреживания водопроводной воды уделяется все больше внимания. На некоторых предприятиях операции, связанные с водным хозяйством, играют все большую роль. Особенно высоки затраты на водоснабжение, очистку и отведение стоков в целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и нефтехимической промышленности.

Последовательная очистка сточных вод на современных предприятиях предполагает проведение первичной, механической очистки (удаляются легко осаждающиеся и всплывающие вещества) и вторичной, биологической (удаляются биологически разрушающиеся органические вещества). При этом осуществляются коагуляция - для осаждения взвешенных и коллоидных веществ, а также фосфора, адсорбция - с целью удаления растворенных органических веществ и электролиз - для снижения содержания растворенных веществ органического и минерального происхождения. Обеззараживание сточных вод проводится посредством их хлорирования и озонирования. Важный элемент технологического процесса очистки - удаление и обеззараживание образующегося осадка. В некоторых случаях заключительной операцией является дистилляция воды.

Наиболее совершенные современные очистные сооружения обеспечивают освобождение сточных вод от органических загрязнений только на 85-90% и лишь в отдельных случаях - на 95%. Поэтому и после очистки необходимо 6-12-кратное, а часто и большее разбавление их чистой водой для сохранения нормальной жизнедеятельности водных экосистем. Дело в том, что естественная самоочищающая способность водоемов и водотоков очень незначительна. Самоочищение наступает только в том случае, если сбрасываемые воды прошли полную очистку, а в водном объекте они были разбавлены водой в соотношении 1: 12-15. Если же в водоемы и водотоки сточные воды поступают в большом объеме, а тем более и неочищенными, постепенно теряется устойчивое природное равновесие водных экосистем, нарушается их нормальное функционирование [6].

В последнее время разрабатываются и внедряются все более эффективные методы очистки и доочистки сточных вод после их биологической очистки с применением новейших способов обработки стоков: радиационных, электрохимических, сорбционных, магнитных и др. совершенствование технологии очистки сточных вод, дальнейшее повышение степени очистки - важнейшие задачи в области охраны вод от загрязнения.

Значительно шире следует применять доочистку очищенных сточных вод на земледельческих полях орошения (ЗПО). При доочистке сточных вод на ЗПО не затрачиваются средства на их индустриальную доочистку, создается возможность получать дополнительную сельскохозяйственную продукцию, значительно экономится вода, так как уменьшается забор свежей воды для орошения и отпадает необходимость в расходовании воды для разбавления сточных вод. При использовании на ЗПО городских сточных вод содержащиеся в них питательные вещества и микроэлементы усваиваются растениями быстрее и полнее, чем искусственные минеральные удобрения.

К числу важных задач относится также предотвращение загрязнения водоемов пестицидами и ядохимикатами. Для этого требуется ускорить проведение противоэрозионных мероприятий, создать пестициды, которые разлагались бы в течение 1-3 недель без сохранения ядовитых остатков в культуре. До решения же этих вопросов необходимо ограничить сельскохозяйственное использование прибрежных зон вдоль водотоков или не применять в них пестициды. Большего внимание требует и создание водоохранных зон.

В защите водных источников от загрязнения важное значение имеет введение платы за сброс сточных вод, создание комплексных районных схем водопотребления, водоотведения и очистки сточных вод, автоматизация контроля за качеством воды в водоисточниках и разработка методов управления качеством. Следует отметить, что комплексные районные схемы позволяют перейти к повторному и многократному использованию воды, эксплуатации общих для района очистных сооружений, а также автоматизировать процессы управления работой водопровода и канализации.

В предотвращении загрязнения природных вод велика роль охраны гидросферы, поскольку приобретенные гидросферой отрицательные свойства не только видоизменяют водную экосистему и угнетающе действуют на ее гидробиологические ресурсы, но и разрушают экосистемы суши, ее биологические системы, а также литосферу.

Необходимо подчеркнуть, что одной из радикальных мер борьбы с загрязнением служит преодоление укоренившейся традиции рассматривать водные объекты в качестве приемников сточных вод. Там, где это возможно, следует исключить в одних и тех же водотоках и водоемах либо забор воды, либо сброс сточных вод.

По опыту стран, в которых за сравнительно короткое время восстановлена экологическая устойчивость речных бассейнов, основным направлением охраны качества вод, а значит сохранения речных систем, должна быть ориентация на полное прекращение поступления в водоемы и водотоки даже очищенных сточных вод. К настоящему времени технологические вопросы внедрения водооборотного и многократного применения воды, один раз изъятой из источника, в масштабах от отдельного предприятия до крупного промышленного комплекса достаточно отработаны. Решение этой задачи заключается в том, что системы очистки воды и ее повторного применения следует рассматривать основным, а не вспомогательным технологическим элементом производства. Сохранение способности рек к самоочищению способствует решению качественной и количественной сторон проблемы водообеспечения [7].

Эффективность охраны водных ресурсов в регионе также как их рационального использования в значительной степени зависит от совершенствования правового регулирования водных отношений, строгого соблюдения водного законодательства и их унификации. Именно на этой основе следует добиваться благоприятного состояния водной среды, обеспечить рациональное использование водных ресурсов. Необходимо отказаться от инженерно-технологического подхода к проблемам использования естественных водных ресурсов. Интересы экономического развития должны обеспечиваться не за счет истощения доступных водных ресурсов, а их рационального использования, обеспечивающего экологическую защиту бассейнов рек. Охрана водных ресурсов - одна из наиболее сложных проблем водного хозяйства. Основной причиной загрязнения поверхностных вод является сброс в реки и водоемы неочищенных промышленных и коммунально-бытовых стоков. Для сохранения и восстановления чистоты водоемов представляется необходимым осуществление следующих мероприятий:

• усовершенствование и изменение технологии промышленного и сельскохозяйственного производства, разработка и внедрение маловодной и безводной технологии в целях уменьшения объемов водоотведения;

• обеспечение полной очистки коммунально-бытовых и промышленных стоков;

• широкое внедрение оборотного водоснабжения, расширение повторного использования очищенных сточных сбросов в реки;

• разработка и осуществление государственных планов водоохранных мероприятий в масштабах бассейнов рек и водоемов с учетом современного и перспективного размещения производств и рассмотрения этих мероприятий как части плана конкретных действий по управлению водными ресурсами этих бассейнов;

• укрепление межгосударственного сотрудничества с целью эффективного управления трансграничными водами сопредельных речных бассейнов, а также сотрудничества с международными организациями в области продовольствия, ирригации, водных ресурсов (FAO, ICID и другими) с целью получения новых технологий, обмена опытом;

• создание условий устойчивого функционирования водохозяйственных объектов;

• разработка законодательной и нормативной базы рационального использования и охраны водных ресурсов, осуществление государственного контроля за соблюдением водного законодательства. Масштабы мероприятий по охране водоемов от загрязнения свидетельствуют о необходимости проведения организационных мер по усилению водохозяйственных, в том числе и водоохранных органов.

Водоохранные органы - это бассейновые водохозяйственные управления, которые должны осуществлять планирование необходимых мероприятий, управление системами после их создания и контроль за качеством вод. Важным экономическим рычагом управления водными ресурсами должно стать совершенствование экономического механизма водопользования. Для достижения этих стратегических задач, определенных на национальном уровне, план конкретных действий опирается на общественный (муниципальный) и частный хозяйствующий уровни ведения водного хозяйства. В этот план входят следующие мероприятия:

• прекращение сброса неочищенных хозяйственно-бытовых, производственных сточных вод промышленных предприятий, сельскохозяйственных объектов путем строительства новых и технического перевооружения и реконструкции существующих очистных сооружений;

• обеспечение снижения загрязнения водоемов в зависимости от назначения до уровня санитарно-гигиенических и рыбохозяйственных требований со строгой регламентацией водным кадастром водных объектов, используемых для питьевого водоснабжения, воспроизводства, сохранения ценных пород рыб и других целей;

• защита населенных пунктов, территорий промышленных предприятий, сельскохо-зяйственных угодий от подтопления;

• обустройство водохранилищ, укрепление берегов, создание рекреационных зон, строительство новых и реконструкция существующих систем защиты прилегающих к водохранилищу территорий от подтопления и затопления [8].

.2.3 Меры по восстановлению водных экосистем

Наиболее эффективной мерой сохранения редких и исчезающих видов растений и животных, уникальных эталонных участков, природных и историко-культурных комплексов и объектов, имеющих особую экологическую, научную и рекреационную значимость является создание особо охраняемых природных территорий. История создания особо охраняемых природных территорий в Казахстане насчитывает боле 80 лет.

При анализе существующих ООПТ можно увидеть, что репрезентативность и объем природных территорий недостаточны для сохранения ландшафтов и биологических объектов, представленных на них, так как многие природные экосистемы трансформированы в сельскохозяйственные угодья, обеспечивающие возрастающие потребности населения.

На современном этапе только заповедники обеспечивают необходимые условия для охраны и сохранения биоразнообразия растительного и животного мира, однако, они расположены преимущественно в горных районах. Отсутствие же строго охраняемых заповедных зон в пустынных районах, а также среди водно-болотных угодий, особенно в Приаралье, создает проблемы сохранения многих эндемичных и уникальных видов животного и растительного мира.

В целях определения перспектив развития особо охраняемых природных территорий в странах региона разрабатываются или планируются к разработке среднесрочные программы развития ООПТ, где будет определен перечень создаваемых первоочередных особо охраняемых природных территорий [6].

.3 Природные водоемы Костанайской области

.3.1 Реки и временные водотоки

На территории области насчитывается около 310 водотоков длиной более 10 км причем более половины из них представляют временные водотоки протяжением до 20 км. Рек длиной свыше 100 км - 21, а свыше 500 км - всего две. Речная сеть области принадлежит бассейнам рекам Тобола, Торгая и бессточную междуречью Тобол-Торгай.

Густота речной и овражно-балочной сети изменяется от нулевых знаний (междуречье Тобол-Убаган) до 0,35 (верховые р. Торгай); в среднем она составляет 6-7 км на 100 км².

Бассейн р. Тобол. Главной водной артерией области, имеющей больное водохозяйственное значение, является р. Тобол. Долина реки - шириной от 2-3 км верхнем течении до 20-30 км на нижнем участке. Пойма луговая, ровная, изредка пересечена староречьями. До устья р. Шортанды р. Тобол летом ежегодно пересыхает и вода остается только в разобщенных плесах длиной 0,2-0,5 км, шириной 20-50 м и глубиной до 2-4 м и более. Ниже река пересыхает только в отдельные годы. После впадения р. Аят размеры реки значительно увеличиваются; на участке устье реки Аят - устье реки Убаган преобладают плесы длиной от 0,2 до 5 км, шириной 40- 100 м, глубиной чаще всего 2-5 м. Перекаты обычно короткие (0,1-0,5 км); их ширина 5-15 м, глубина 0,1-0,5 м [9].

По размещению речной сети бассейн р. Тобола делится на три характерные части: левобережную, междуречье Тобол-Убаган и бассейн р. Убаган. Левобережная часть бассейна р. Тобола отличаются развитой речной сетью; здесь протекают реки Шортанды, Желкуар, Аят, Тогузак и Уй, начинающиеся на восточном склоне Южного Урала. В своих верхних течениях эти реки имеют много небольших притоков, но по мере приближения к р. Тоболу местность приобретает характер, и густота речной сети заметно уменьшается. На этом ровном пространстве встречаются только короткие и овраги, выклинивающиеся по склонам речных долин или заканчивающиеся в бессточных озерах.

Реки Шортанды, Желкуар, Аят, Тогузак и Уй, в период летней межени обычно еще имеют незначительный сток, но зимой ежегодно промерзают на перекатах. Долины этих рек хорошо разработаны; их ширина - до 3-5 км, склоны - умерено крутые, высотой 10-20 м. В нижнем течении рек плесы большей частью длиной 0,5-2 км и шириной 20-60 м при глубинах 2-5 м; перекаты - короткие (0,1-0,5 км), мелководные (0,1-0,3 м) [10].

Междуречье Тобол-Убаган не имеет значительных водотоков; овражно-балочная сеть здесь также развита слабо. На этой территории с выровненной поверхностью распространены небольшие и мелководные озера, весной наполняется талыми водами.

В бассейне р. Убаган речная сеть более развита в верхней его части до оз. Кушмурун, где протекают рр. Ащи (Ащибой), Чили (Шийли), Буруктал и Теректи. В р. Убаган непосредственно впадает только р. Ащи, другие же водотоки весной разливаются по степи или сбрасывают свои воды в оз. Чили, из которого в многоводные годы происходит перелив воды в р. Убаган. Ниже оз. Кушмурун последняя принимает только три притока - рр. Кундузды, Карасу и Карангалык.

Долина р. Убаган шириной от 2-3 км в верхнем течении до 10-15 км - в нижнем, с пологими склонами, занимает центральную часть Тургайской ложбины. На ровной луговой пойме, значительно рассеченной староречьями, расположено много озер. Наиболее крупных из этих водоемов - Талы, Алаколь, Тенгиз - соединяются с речкой протоками и весной аккумулируют часть ее воды [11].

В верхнем течении р. Убаган (до оз. Кушмурун) в летнее время вода сохраняется только в разобщенных плесах, чаще всего имеющих длину 1-2 км, ширину 20-50м, глубины 2-6 м. Меженный сток наблюдается лишь после впадения р. Карасу. На этом нижнем участке преобладающая ширина р. Убаган 15-20 м, глубина 1,0-1,5 м.

Бассейн р. Тургай располагается в южной половине Костанайской области. Долина реки до с. Торгай слабо разработана, с пологими склонами; ниже отчетливо выражен правобережный склон. Пойма шириной от 10 до 30 км, до с. Тургай пересечена рядом продольных проток и староречий, а также поперечными ложбинами. На участке от с. Амангельды до с. Торгай преобладают перекату, далее - плесы. В плесах ширина русла 20-150 м, глубина 2-4 м (местами более 10м); на перекатах ширина потока уменьшается до 2-10 м, а глубина снижается до 0,3-0,1 м. Берега реки высотой 3-5 м на большей протяжении заросли кустарником [9].

Речная сеть бассейна р. Торгай состоит из четырех водных систем: р. Кара-Торгай, рр. Жалдама и Ащи-Тасты, оз. Сарыкопа, р. Улькаяк.

Водная система р. Кара-Торгай является наиболее крупной в бассейне р. Торгай. Верхняя часть водосбора р. Кара-Торгай расположена на западной окраине Казахского мелкосопочника и характеризуется развитой речной сетью. Наиболее значительные реки - Сары-Торгай, Сабасалды-Торгай, Каинды - имеют сток (небольшой) и в летнее время. Ниже впадения р. Каинды в р. Кара-Торгай впадают только временные водотоки, действующие в весенний период.

В районе мелкосопочника долины рек шириной 0,5-1,5 км, имеют крутые или отвесные склоны, сложенные глинистыми и скальными грунтами. Поймы с песчаными буграми почти сплошь заросли кустарниками. Ширина плесов 20-40 м, перекатов - 2-10 м: обычные глубины соответственно 2-3 и 0,1- 0,3 м. Дно плесов глинистое, перекатов - скальное или каменистое.

По выходе рек на равнину их долины расширяются до 5-10 км, склоны становятся пологими и только встречаются каменистые обнажения. Поймы здесь луговые, ровные, с характерными понижениями вдоль подошвы склонов, по которым весной сбрасываются воды, поступающие из балок. Берега рек высотой 3-7 м, крутые или обрывистые, большей частью с зарослями кустарников [12].

Водная система рек Жалдама и Ащи-Тасты, так же как и система реки Кара-Торгай, отличается разветвленной речной сетью в верхней холмистой части водосбора, но местные водотоки - Тюлькусай, Акжар, Ашут, Байкожа и Жусалы - имеют протяжение всего 30-40 км. Ниже по течению р. Ащи-Тасты в нее впадают притоки - Тасты и Карын-Салды, длина каждого из которых около 100 км; затем к реке выходит только несколько балок (с правого берега). Многие из водотоков этой системы в течение летней межени сохраняют незначительный сток. Долины рек неширокие (0,5-1,0 км), с умеренно крутыми суглинистыми, а местами отвесными скалистыми склонами высотой 10-20 м. Плесы обычно длиной 0,5- 1,0 км, шириной 20-50 м, глубиной 2-3 м (изредка более 10 м). На перекатах ширина потоков уменьшается до 15-2 м, а их глубина - до 0,5-0,1 м.

Водная система оз. Сарыкопа включает реки Сары-Узень и Теке. В р. Сары-Узень впадают водотоки Улькен-Дамды, Жиланды, Муильды и др. летом пересыхающие (вода остается только в отдельных плесах). Их долины шириной от 0,5 до 5-7 км имеют преимущественно пологие склоны. Поймы ровные, с пониженной присклоновой частью, покрыты лугами. Русла хорошо разработаны и врезаны на глубину 2-5 м. Плесы длиной от 0,5-1,0 до 5-10 км, шириной 20-40 м, глубиной до 2-6 м. К р. Теке только в верхнем ее течении подходит несколько балок. Озеро Сарыкопа в многоводные годы переполняется, и часть воды из него сбрасывается через реки Сарысу и Омана (Тауш) в протоки р. Торгай [10].

Водная система р. Улькаяк имеет слаборазвитую сеть временных водотоков длиной 25-40 км, и только в вернем течении - более значительный приток - р. Кабырга. Летом в разобщенных плесах водотоков длиной 0,5-2,0 км, шириной 10-40 м и глубиной 2-6 м сохраняется преимущественно соленая вода. Долины слабо разработаны.

На юге протекает р. Улу-Жиланчик. В пределах территории Костанайской области в реку впадают лишь небольшие водотоки, действующие в период весеннего снеготаяния. Долина реки с пологими склонами и широкой (2-5 км) поймой. Глубины в плесах до 2-6 м. В летнее время на реке наблюдается незначительный сток.

Междуречье Тобол - Тургай характеризуется слаборазвитой сетью. Здесь протекают только две более или менее значительные реки - Тюнтюгур (в восточной части) и Наурзум-Карасу (в центральной части). Основная гидрографическая сеть представлена временными водотоками, в верхних участках которых летом русло сухое и только в низовьях имеются отдельные плесы шириной 20-40 м и глубиной от 1,0 до 7 м [9].

.3.2 Озера

В пределах Костанайской области, по приближенным подсчетам, находится более 5000 озер, из которых почти 80% имеют площадь зеркала менее 1 км². Суммарная водная поверхность озер составляет примерно 3% от общей площади рассматриваемой территории.

Преобладающее большинство озер (около 90%) сосредоточено в северных районах области - в пределах плоских пространств, залегающих между левыми притоками р. Тобол и главным образом на обширном Ишимо-Тобольском междуречье.

Озера северных районов располагаются преимущественно в небольших и мелких блюдцеобразных впадин [9].

Долины рек Убаган и Торгай изобилуют озерами долинно-руслового происхождения. Озера этого типа достигают более значительных размеров. Самые крупные из них расположены в низких местах Торгайской ложбины: оз. Сарыкопа (площадь зеркала 336 км²), оз. Аксуат (123 км²), оз. Сарымоин (126 км²), оз. Кушмурун (Убаган) (465 км²).

Площади водосборов озер области по топографическим картам нередко могут быть определены лишь условно вследствие равнинности рельефа, не позволяющей правильно провести линию водораздела, а также из-за непостоянства ее положения в различные по водности годы [13].

Водосборы большинства озер северной половины области в значительной своей части (50-80%) распаханы.

Котловины многих озер имеют овальную форму. Склоны их пологие, слаборасчлененные, сложены суглинистыми грунтами и поросли степной растительностью.

Средние глубины малых озер (площади водосборов до 100 км²) при наибольшем их наполнении обычно составляют около 2,0 м, а более крупных (площади водосборов > 500 км²) - 2,2-2,5 м, редких случаях - до 4,0-4,5 м (оз. Жаксы-Алаколь) [14].

Все пресные озера в летний период частично или почти полностью зарастают полупогруженными (тростником, рогоз, и др.) и водными растениями, соленые же озера растительности не имеют.

В средние по водности и особенно в маловодные годы большая часть озер области бессточна. В многоводные же весны некоторые из озер (Сарыкопа, Алаколь, Воронья Ляга, Чили, Тюнтюгур, Кайбагар, Сарыоба, Каянды и др.) сбрасывают часть скопившейся в их котловинах воды в соседние водотоки или озера.

Характерным для озер рассматриваемой территории является их пересыхание и особенно промерзание в маловодные годы. Из обследованных ею озер около 80% перемерзало зимой или пересыхало в летний период. На месте озер Кайбагарской группы; оз. Кайбагар (площадь зеркала 112 км²), Тюнтюгур (54 км²) и некоторых других, более мелких водоемов существовали сенокосные угодья и пастбища. В конце исключительно маловдных периодов пересыхали даже крупные озера - Кушмурун, Сарымоин, Аксуат. В маловодные годы в чашах этих озер остаются лишь отдельные разобщенные плесы глубиной до 0,5 м.

Явления усыхания озер и их полноводности носят циклический характер. Активность циклов и их продолжительность зависят от различных сочетаний колебаний многолетнего режима атмосферных осадков и температуры воздуха. Продолжительность циклов (от максимума до минимума или минимума до минимума) составляет обычно 25-45 лет [1].

Подъем уровня озер происходит относительно быстро (4-8 лет), далее следует короткий период неустойчивого максимума (1-3 года), переходящий в медленный спад (12-20 и более лет).

Около четверти всех озер области (20% в северной части ее части и 60% - в южной) относится к соленым водоемам. Минерализация вод в озерах зависит от водности года и имеет сезонные изменения. Своеобразные геологического строения и литологического состава пород не территории области, а также засушливый климат и равнинность поверхности создали в ее пределах в общем неблагоприятные условия для накопления пресных или даже слабосолоноватых подземных вод [15].

.3.3 Условия формирования стока

Засушливый континентальный климат Костанайской области и плоский равнинный рельеф ее территории являются основными факторами, определяющими особый, казахстанский тип рек, характеризующийся:

незначительной величиной среднего многомесячного слоя стока (5-15 мм);

большой изменчивостью годовых величин расходов воды; наибольшие средние годовые расходы превышают средние многолетние в 10-12 раз;

крайней неравномерностью внутригодового распределения стока в средние по водным и особенно в многоводные годы, в которые на долю весеннего половодья приходится в зависимости от площади водосбора водотока около 90-100%, а на основную его декаду - 60-85% объема годового стока;

исключительно резкой и высокой волной весеннего половодья. Максимальные расходы половодья в многолетний расход в 300-330 раз даже на крупных реках;

очень малыми минимальными расходами и пересыханием всех рек степной части области [16].

Средний многолетний слой годового стока для замкнутых речных бассейнов, как известно, зависит от величины осадков и испарения с поверхности суши.

Средний многолетний слой годового стока для замкнутых речных бассейнов, как известно, зависит от величины осадков и испарения с поверхности суши.

Норма осадков на территории области мала составляет от 175 мм на юге до 300-350 мм - на севере. Около 70-80% годовой суммы осадков выпадает в теплый период и теряется в основном на испарение, не принимая непосредственного участия в формировании поверхностного стока.

Значительное влияние на величину осадков и их распределение по территории оказывают высота местности и расчлененность рельефа. Так, например средний градиент годовой суммы осадков в районе го Улутау примерно равен 30-40 мм на высоты. Расчлененность рельефа особенно сильно сказывается на перераспределении по территории зимних осадков [17].

Величина испарения с поверхности водосборов составляет примерно 65-98% годовой суммы осадков.

Помимо общих факторов, определяющих величину испарения с поверхности водосборов (суммарная радиация, поступающая на единицу испаряющей площади, осадки, характер почв) последняя существенно зависит от микрорельефа водосбора.

Плоский, слаборасчлененный рельеф области способствует концентрации поверхностного стока в многочисленных озерах и западинах, испарение с которых может превосходить испарение непосредственно с поверхности почвы в 2,5-3 раза [12].

В междуречье Тобол-Тогузак в весенний период 2006г. относительная доля площади зеркала бессточных озер и наполненных водой западин, по данным аэросъемки, достигла 50%, а для Костанайской степи в среднем составила около 20%.

По приближенному расчету для речных водосборов, дополнительная величина испарения с бессточных озер и западин, наполняющихся водой в весенний период, в среднем примерно в 1,5-2,0 раза больше местного стока. Значительные потери стока на испарение происходят не только с поверхности водосборов, но и в самих руслах рек вследствие наличия плесов с большими площади зеркала воды, которыми изобилуют водотоки области.

Площадь плесовых участков даже в низкую межень 2005 и 2006гг, по приблизительным подсчетам для ряда рек достигла 0,05-0,1% от всей площади водосбора. Потери на испарение с плесов верхних участков этих рек составляют около 10% от величины их среднемноголетнего стока.

Для рек Торгай, Убаган, а также нижних участков многих средних и малых водотоков, сток которых формируется непосредственно в пределах области, эти потери могут быть более существенными.

Абсолютная величина стока на рассматриваемой территории незначительна по сравнению с осадками и испарением и находится в пределах ошибки в определении каждого из этих элементов.

В связи с тем, что величины осадков и испарения наряду с зональным изменением зависят от высоты местности, характера рельефа, почво-грунтов, величина стока также находится в косвенной зависимости от этих местных факторов [16].

Как известно, Костанайская область находится на территории Тобол-Торгайского водо-хозяйственного бассейна. Поверхностный сток в пределах бассейна формируется в объеме 1,5 км³.

Река Тобол является трансграничной: притеакет из России и туда же вытекает. Из России поступает 0,056 км³. С учетом санитарных и природоохранных попусков, потерь на испарение и фильтрацию, располагаемые поверностные водные ресурсы бассейна составляют,70 км³ (рисунок 1). Бассейн является вододефицитным в Казахстане [9].

По характеру водного баланса бассейны рек области могут быть разделены на две группы. К первой группе принадлежат водосборы р. Тобола, выносящей свои воды за пределы области, и ее притоков. Они характеризуются наличием двух зон - зоны формирования стока и зоны его транзита; для реки Тобол последняя имеет протяжение около 240 км (от устья р. Аят до впадения р. Уй).

Ко второй группе относятся водосборы всех остальных рек области, имеющие дополнительную третью зону - зону потерь стока. Этим рекам свойственна замкнутость стока в пределах относительно небольших пространств. Такие водотоки сбрасывают свои воды в бессточные озера, находящиеся на пути стока (реки Торгай, Наурзум-карасу, Тюнтюгур и т.д.), или, интенсивно теряя сток, не достигают водоемов (рр.Улькен-Караелга, Данабике, Тетекты, Мукыр и т.д.) [18].

Рисунок 1. Ресурсы Тобол-Торгайского бассейна

Бассейны более значительных рек в пределах степных районов включают отдельные изолированные малые и средние водосборы с временным замкнутым стоком, в летнее время теряющимся на испарение; основных рек этот сток достигает только в редкие многоводные годы (системы рек бассейнов Торгая и Убагана). Части площади водосбора основной реки, не принимающие участия в формировании ее стока, по отношению к ней являются бессточными. Относительная доля бессточных площадей отдельных крупных водосборов изменяется по длине реки в зависимости от рельефа водосбора в различных его частях. Так, например, для бассейна р. Тобола доля бессточной площади у с. Гришенка составляет всего около 2%, у г. Костаная достигает 38%, ниже устья Уй уменьшается до 20%. Включение в общую площадь водосбора бессточных пространств уменьшает относительную величину среднего стока. Так, например, при среднем многолетнем расходе воды р. Тобола у г. Костаная, равном 130 м³/сек., составляет 0,47 л/сек. с 1км², а для общей его площади (вместе с бессточными пространствами) - 0,29 л/сек. с 1 км². На реках с замкнутым стоком уменьшается по их длине абсолютная величина стока вследствие значительных его потерь на испарение, не компенсируемых боковой приточностью, в равнинных частях водосбора. Таким образом, изменение модуля стока по длине реки связано при прочих равных условиях с изменением рельефа водосбора [9].

В качестве характеристики рельефа, отражающей его влияние на сток, может быль принята средняя высота водосбора или его средний уклон.

По данным 11 опытных пунктов представилось возможным установить две зависимости нормы стока от средней высоты водосбора для степного и лесостепного (бассейн р. Уй) районов. Средний градиент стока по высоте по этим зависимостям составляет около 0,3 л/сек. с 1 км² на 100 м (или 9,5 мм на 100 м).

Вместе с тем, анализируя данные по стоку малых рек, становится очевидным, что в пределах примерно одной и той же высотной зоны имеют место существенные различная в величинах стока этих водотоков. Это является следствием того, что средняя высота водосборов не отражает всех индивидуальных местных особенностей их микрорельефа и совершенно не учитывает влияния на сток характера почво-грунтов.

Около 95-90% годового стока крупных и средних рек и почти весь годовой сток малых водотоков формируется период весеннего снеготаяния. Доля поверхностного стока от летних дождей в пределах области обычно незначительна, так как их интенсивность и продолжительность в подавляющем большинстве случаев очень малы [19].

Основными факторами, определяющими годовой сток, являются:

запасы воды в снеге перед началом его таянья и их распределение по поверхности водосбора;

жидкие осадки, выпадающие в период половодья;

степень увлажнения почвы к началу снеготаяния и глубина ее промерзания (льдистость);

интенсивность снеготаяния.

Снегозапасы, как указывалось выше, являются основным источником питания рек области. Однако однозначная зависимость между величиной снегозапасов и объемом стока за половодье отсутствует (коэффициент корреляции r равен 0,5), что объясняется большим влиянием на весенний сток других факторов и значительной неточностью самих данных по снежному покрову - запасам воды в нем [20].

Жидкие осадки, выпадающие в период половодья, имеют второстепенное значение в формировании весеннего стока на территории области. Они составляют в среднем 5-10% и лишь в редкие годы - 20-30% от величины снегозапасов.

Существенное влияние на величину паводочного стока оказывает осеннее увлажнение почвы.

От степени увлажнения почвы зависит ее инфильтрационная способность в период весеннего снеготаяния. При малом содержании влаги в почве в ней после замерзания имеется достаточное число свободных пор, по которым во время снеготаяния может просасываться вода в грунт. Если почва перед замерзанием была сильно увлажнена, то частицы грунта вместе с замерзшей в порах водой образуют почти водонепроницаемый слой [19].

Влияние глубины промерзания почвы и интенсивности снеготаяния на инфильтрацию талой воды должно рассматриваться во взаимосвязи с влажностью почвы. При большой глубине промерзания и сухой почве потери на инфильтрацию будут значительнее, чем при меньшей глубине промерзания, но большей влажности почвы, Чем полнее заполнены поры почвы водой, тем менее сказывается и интенсивность снеготаяния на потери талых вод.

При очень сухой почве интенсивность просачивания в нее почти равна интенсивности водообразования и сток с поверхности водосбора практически отсутствует; вода в речную сеть в этом случае поступает главным образом от таяния снега, накопившегося за зиму в балках и логах.

Построены прогностические зависимости объема весеннего половодья от суммы запасов воды в снеге и осадков за период снеготаяния для бассейна р. Тобол до г. Костаная. В качестве показателя осеннего увлажнения почвы была принята разность между величиной осадков и суммарным испарением с почвы за период с 1 сентября до момента установления снежного покрова [9].

Какую большую роль играет осеннее увлажнение в формировании объема весеннего стока; например, для водосбора р. Тобол до г. Костаная при снегозапасах примерно 100 мм и осеннем увлажнении 10 мм слой стока равен 2мм, а при тех же снегозапасах и увлажненности 80мм он составляет 45 мм.

С величиной водности водотоков в отдельные годы в значительной степени связана величина активной площади их водосборов. Чем маловоднее год, тем меньше действующая площадь водосбора; с возрастанием водности увеличивается и эта площадь, вследствие чего создается большой контраст между водностью отдельных лет, характерный для рассматриваемой территории [19].

.4 Экологическое состояние водоемов Костанайской области

.4.1 Общая экологическая характеристика водоемов

Экологическая ситуация в бассейне р. Тобол остается напряженной. В начале XXI в. техногенный прессинг на окружающую среду и ее компоненты, в т. ч. природные воды, усилился главным образом, под воздействием горно-промышленного комплекса, энергетики, автомобильного транспорта и их инфраструктур. Кроме действующих горно-добывающих предприятий дополнительны введены или сооружения карьеры по добычи руд золота Комаровского и Варваринского месторождений, Восточно-Аятского месторождения бокситов, Шевченковского месторождения никель-кобальтовых руд. Расширяется Соколовский карьер, возобновилось добыча сырья для получения строительных материалов. В ближайшее время начинаются освоение Южно-Тохтарского месторождения золота и Иловой золотоносной россыпи в г. Житикаре, Дрожиловского месторождения молибдена, Шекубаевского месторождения известняков, переработка титан-циркониевых концентратов. Почти все разработки - обогащение и извлечение металлов будут осуществляться в непосредственном близости Костанайских водоемов с водоотливом и использованием воды в технологических процессах, накоплением различных отходов в т.ч. токсичных [5].

Неизбежным следствием добычи и переработки руд является изъятия части поверхностного стока и подземных вод и их загрязнение минеральными и химическими веществами.

Прирост мощности Рудненской ТЭЦ, перевод Качарской котельной на угольное топливо, появление дополнительных тепловых источников и значительный рост количества автомобильного транспорта увеличили выбросы в атмосферу и на поверхность речного водосбора различных загрязняющих веществ, значительная часть которых в подвижных формах поступает в реки и водохранилища [21].

Согласно результатом снегогеохимической съемки, средняя пылевая нагрузка составляет 315 кг/км²/год. Среди них водорастворимыми являются 94 кг/см² (30%), в составе которых сумма токсичных металлов около 0,136 кг/км², превышающая фоновую величину (озеро Соснового бора) в 100 раз. Отсюда следует, что основным источником загрязнения поверхностных и подземных вод являются рассеянные выбросы в атмосферу, образующиеся за счет газо-пылевых веществ из труб энергоустановок, пылящих отвалов, продуктов обогащения, хвостов, взрывов, а также работающих двигателей и механизмов. Подтверждается это максимальным загрязнением речных вод паводки [22].

Следует обратить внимание на проблему водоотведения минерализованных сточно-дренажных вод. Непосредственный сброс в водоемы таких вод отсутствует. Но фильтрационные потери из некоторых накопителей в реальности существуют, хотя и не диагностируются системами мониторинга, впрочем, практически отсутствующих вблизи реки. Такими источниками загрязнения рек и озер является водонакопители Куржункульского карьера, Соколовский и Сарбайский, вероятно Васильевский водонакопители, хвостохранилища. Укажем лишь на установленных факт резкого возрастания минерализации и содержаний металлов-токсикантов в р. Тобол на входе и выходе из г. Рудного, достигающих 237 и 315) соответственно (2000 г). Даже в относительно благоприятные по водности годы в воде рек у г. Костаная постоянно присутствует бром, имеющий концентрации 0,4-0,6 мг/дм³, т.е. превышающие ПДК а 2-3 раза.

Сток реки Тобол является основной водохозяйственной системы области. Именно поэтому необходимо обратить внимание на количество воды, регулируемые каскадом водохранилищ. Благодаря подпорному влиянию Каратомарского водохранилища в его левобережной зоне при наполнении до отметки НПГ - 160м формируется порядка 70 млн. м3 доброкачественных паводковых вод. Их управляемое использование способно существенно корректировать как количество, так и качество сбрасываемых ниже водных ресурсов, используемых для водоснабжения г. Костаная и г. Рудного [23].

.4.2 Основные загрязнители водоемов Костанайской области

Поверхностные воды являются конечным звеном в системе очистки сбросов промышленных и бытовых сточных вод. При сравнительно невысоких нагрузках сточных вод водные экосистемы вполне справляются с загрязнениями, если те не носят токсического характера. Однако при долговременных воздействиях и больших объемах загрязнений восстановительные способности водных экосистем оказываются недостаточными для полной утилизации загрязнений из сточных вод. Если же сточные воды токсичны, то утилизация загрязнений сильно затруднена или вообще невозможна из-за токсикоза водных организмов, которые и являются утилизаторами. В последнее время, с развитием промышленности, количество токсических соединений и их объемы в сбросах сильно возросли. Поэтому водные экосистемы подвергаются обоим подавляющим факторам - увеличению объемов сбросов и увеличению их токсичности. В этих условиях оценка способности водных экосистем к самоочищению приобретает все более важное значение [21].

Состояние водной экосистемы определяется процессами, происходящими не только в самом водном объекте, но и на территории его водосборного бассейна, где существенное место занимает антропогенная деятельность. В результате проведенного нами анализа подходов к оценке воздействия на водные экосистемы удалось выявить три основных источника поступления загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты:

сточные воды,

диффузный сток с бассейна водосбора,

атмосферный перенос.

Выявлена высокая роль водосборного бассейна как источника загрязнений с одной стороны, так и способа определения загрязнителя при бассейновом подходе, в нашей модификации. Основной задачей здесь должно стать понимание критических значений или интервалов показателей экосистемы в целом, при которых происходят обратимые изменения (самоочищение), необратимые изменения и каков пороговый интервал показателей. Используемый ряд интегральных методов, таких как биотестирование и биоиндикация, недостаточен для определения уровня допустимого воздействия на экосистему конкретного водного объекта [1].

Река Тобол и Торгай являются основными водными артериями Костанайской области, и вместе с крупными притоками и каскадом созданных на них водохранилищ - главным источником водоснабжения региона. Качество воды в последние годы улучшается [17].

По гидрохимическим показателям индекс загрязнения воды Тобол-Торгайского бассейна составил 0,56. С 2001г. река Тобол из категории «умеренно чистых» перешла в категорию «чистых» рек (таблица 1).

Таблица 1. Санитарная характеристика реки Тобол

Качественный состав воды в водоемах меняется в зависимости от сезона. В зимнюю межень фиксируются превышения содержания меди - до 4 ПДК, железа - до 4 ПДК, марганца от 7 до 22 ПДК, которые обуславливаются природными компонентами, содержащимися в природных комплексах водосборной территории, оказывающих влияние на подземные воды, разгрузка которых осуществляется в долины рек, также имеет место и техногенный фактор [24].

В весенне-летнюю межень превышения по марганцу, железу, меди незначительные, т. к. Подпитка рек, озер и их притоков происходит в основном за счет паводковых вод и атмосферных осадков, а не за счет грунтовых вод водоносного слоя бурожелезняковых пород [21].

Кроме природных факторов в формировании солевого и микрокомпонентного состава поверхностных вод значительная роль принадлежит дополнительным искусственным источникам, связанным с инженерной и хозяйственной деятельностью человека.

Согласно предписаниям экологической инспекции за пределы водоохранных полос вынесены животноводческие комплексы, прекращена распашка прибрежной и водоохраной зон поверхностных водоемов, прекращено строительство гидротехнических сооружений без проектов.

Как показывает специальные геоэкологические исследования, наибольшее значение в загрязнении поверхностных вод микрокомпонентами техногенного происхождения принадлежит атмосферным выбросам [25].

Водосборная территория рек и их притоков находится в зоне активного влияния теплоэнергетических и горнодобывающих предприятий. В Костанайской области почти 90% промышленного потенциала и коммуникаций области сосредоточены на 20% площади водосбора, что составляет приблизительно 10000 км².

Так, от промышленных гигантов области - горнодобывающих предприятий сосредоточенных на водосборных площадях водоемов, выбросы составляют около 94 тыс.т. В составе выбросов преобладают окислы углерода, азота, серы, соединения свинца, хрома, ванадия, марганца, сульфиды никеля, кобальта, кадмия, ртути. Значительная часть их мобилизуется поверхностным стоком, достигает речной сети и аккумулируется в донных осадках.

В итоге на 1 км² площади бассейна водоемов ежегодно осаживается около 20 т загрязнения.

В процессе деятельности горнодобывающих предприятий образуются отвалы вскрышных пород, а также продукты обогащения, которые размещаются в хвостохранилищах. Часть их, образуя подвижные соединения, мигрирует в подземные и поверхностные воды [19].

Следует также иметь в виду динамическую активность ветра, постоянно развевающего пыль с хвосторхранилищ, отвалов и золоотвалов.

Значительно загрязняют реки и водоемы свалки мусора, навозохронилища, расположенные на водосборных площадях. Они поставляют в реки значительную массу органических соединений азотной группы, фосфаты, нефтепродукты.

Определенный вклад в загрязнение поверхностных вод вносит деятельность сельскохозяйственных предприятий. Смывы применяемых химических средств поставляют в поверхностные водоемы соединения азота, фосфаты и др. Наиболее ощутимо поступление их в подарок и после обильных дождей, когда фиксируется до 3-5 ПДК [21].

Во многом это происходит по причине несоблюдения режима землепользования в водоохранных зонах. Необходимо отметить, что до настоящего момента местными исполнительными органами не установлены водоохранные зоны и полосы с особыми условиями пользования.

Определенную группу загрязнений в поверхностные воды поставляют сточные, дренажные воды.

На водосборных площадях располагаются накопители-испарители, хвостохранилища, поля фильтрации горнодобывающих и коммунальных предприятий. Фильтрация сточных вод через дно и борта накопителей, хвостохранилищ загрязняет грунтовые воды, дренируемые овражно-балочной сетью к реке (таблица 2).

Таблица 2. Загрязнение водных ресурсов (сбросы сточных вод)

Существенное отрицательное влияние на водоемы Костанайской области оказывают аварийные утечки канализационных стоков в городах Костанае, Рудном, Лисаковске, Житикаре. Необходимо отметить, что напорная часть канализационных коллекторов располагается вблизи водоохранных зон рек и наиболее подвижна авариям, т. к. имеет высокую степень изношенности.

Отсутствие системы ливневой канализации с очистительными сооружениями в городах Костанае, Рудном, Лисаковске, Житикаре наносят так же определенный вред качеству вод, что подтверждается результатами химического анализа: в контрольных створах, расположенных ниже городов, фиксируются превышения концентраций азотистых веществ, фосфатов - в 1,5 раза, нефтепродуктов - в 4 раза относительно створов выше городов по течению [23].

.4.3 Меры борьбы с загрязнителями водоемов Костанайской области

Общая численность населения питьевой водой речных бассейнов около 400 тыс. что составляет 65% населения области, обеспеченного водопроводной водой.

Качество воды и самоочищающая способность рек, озер, подземных вод зависит от различных методик самоочистки. Например, реки зависят от каскада водохранилищ, озера от количества биологических организмов и количества воды, подземные воды зависят от фильтрации горизонтов почвы [9].

Имеющиеся на поверхностных водах сооружения, прошлые годы работали с большой перегрузкой, неэффективно, в связи с чем недоочищенные стоки интенсивно загрязняли водоемы, поэтому качество воды в пунктах водопользованиям ГОСТ 2761-84.

Сбрасываемые стоки имели следующие показатели: сухой остаток - 4-7 г/л, аммиак - 4,7-6,5 мг/л, окисляемость - 3,1-23,6 мг/л, БПК - 8,8-30,8 мл О₂/л микробное число- 3822 [26].

После ликвидации всех сбросов путем строительства оборотных систем промышленного водоснабжения, прудов-накопителей, земледельческих полей орошения качество воды улучшилось и стало соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям.

Санитарно-эпидемиологической службой области гигиеническая оценка и санитарно-бактериологический контроль качество водоемов проводится в местах водопользования, к которым относятся участки, используемые для хозяйственно-питьевых нужд (водохранилища) в черте населенных пунктов и мест рекреации. Изучения качества воды по санитарно-химическим и микробиологическим показателям проводятся по 15 утвержденным контрольным свойствам наблюдений, находящихся на территории прибрежных и близлежащих населенных пунктов [27].

Содержание солей в 2006-2007 г водоемах в течение года крайне неравномерно. Весной минерализация падает до минимума, в период межени, когда водоемы переходят на грунтовое, минерализация начинает возрастать и достигает 700-800 мг/л, а осенью и зимой увеличивается до 1700-1800 мг/л [26].

2. Методика исследования

При подготовке дипломной работы весь материал по Карабалыкскому району был получен в районной санитарно-эпидемиологической службе, Тобыл-Торгайском бассейновом водохозяйственном управлении и в егерской службе Карабалыкского района. Санитарно-эпидемиологическая служба предоставила материал по состоянию водоемов Карабалыкского района. В Тобыл-Торгайском бассейновом водохозяйственном управлении получены сведения о гидрологических особенностях и экологическом состоянии исследуемых водных объектов. В егерской службе был получен материал по водным обьектам и их флоре и фауне.

Для логического изложения работы и органичной связи всего материала используемого в работе, приводится климато-географическая характеристика Карабалыкского района.

В настоящее время наряду с анализом проб воды в лабораториях используют автоматические станции контроля качества воды, которые могут одновременно измерять 8-10 показателей качества воды. Существующие передвижные автоматические станции измеряют концентрацию растворенного в воде кислорода, электрическую проводимость, температуру, концентрацию взвешенных частиц и т.п. Контроль состава сточных вод заключается в измерении органолептических показателей воды, РН среды, содержание грубодисперсных веществ, химического потребления кислорода (ХПК), количества растворимого в воде кислорода, биохимического потребления кислорода (БПК) и концентрация вредных веществ, для которых существует нормируемые значения ПДК.

Измерения ХПК осуществляется арбитражными методами, проводимыми с большой точностью за длительный период времени, и ускоренными методами, применяемыми для ежедневных анализов с целью контроля работы очистных сооружений или состояние воды в водоёме при постоянном расходе и составе сточных вод.

Из лабораторных методов наибольшее применение имеет йодометрический метод Винклера для обнаружения растворимого кислорода с концентрацией более 0,0002 кг/m*1000. Меньшие концентрации измеряют калорическими методами, основанными на изменении интенсивности цвета соединений, образованных в результате реакции специальных красителей и сточной воды.

Определение БПК производят на основе анализа изменения количества растворённого кислорода с течением времени. На практике обычно используют пятисуточное биохимическое потребление кислорода - БПК5.

Изменение концентрации вредных веществ, для которых установлены ПДК, проводят на различных ступенях технологической схемы очистки, в том числе перед выпуском сточной воды в водоём.

3. Результаты исследования

.1 Климато-географическая характеристика Карабалыкского района

В географическом и структурном отношении исследованный район располагается на стыке двух крупных неотектонических структур Урала и Тургайского прогиба, это наложила отпечаток на характер рельефа. Западная часть представляет собой увалисто-равнинную область Восточного Зауралья полого понижающуюся на восток и постепенно переходящую в слабо всхолмленную песчаную степь Северного Тургая.

Климат Карабалыкского района отличается резкой континентальностью и часто повторяющимися засухами, особенно в южной половине области.

К особенностям климата следует отнести продолжительную, малоснежную, холодную зиму с периодически сильными ветрами и метелями, а также засушливость весны и первой половины лета, наличие поздних весенних и ранневесенних заморозков. Максимум атмосферных осадков часто приходится на вторую половину лета.

Гидротермический коэффициент - ГТК (отношение суммы осадков за период, со среднесуточными температурами выше 10 градусов к сумме температур за этот период, уменьшенной в 10 раз) составляет: по северу области - 0,9, по югу - 0,3. Годовое количество осадков уменьшается с севера на юг.

Климат района резко континентальный с холодной снежной зимой и жарким летом: характерна большая сухость воздуха, короткие переходные сезоны между различными временами года и преобладания ясной солнечной погоды.

Таблица 3. Средняя повторяемость направления ветра выраженная в процентах наблюдается в январе и июле и за год.

Таблица 4. Средняя месячная температура воздуха