Класифікації джерел забруднення малих водотоків і водойм

Велика кількість джерел забруднення водотоків і водойм викликає необхідність їх систематизації і класифікації.

В даний час існує кілька класифікацій джерел забруднення водних об’єктів. Джерела забруднення класифікують за походженням, по просторовому ознакою (локалізації), по виду носія забруднюючих компонентів, за тривалістю впливу, з вигляду забруднення та ін

1. Класифікація джерел забруднення за походженням. За походженням (або генезису) джерела забруднення поділяються на антропогенні (промислові, комунальні, сільськогосподарські, транспортні) і природні (атмосферні, гідросферні, літосферні).

2. По виду носія забруднюючих компонентів джерела забруднення поділяються на води стічні, поворотні зрошення і дренажні, інфільтраційні, підземні води, поверхневий стік, витоку нафти при видобутку і транспортуванні, аерозолі та атмосферні опади.

3. За тривалістю впливу джерела забруднення поділяються на постійні, періодичні та епізодичні. Іноді з тимчасового ознакою їх ділять також на миттєві і безперервні.

Миттєве надходження забруднюючих речовин виникає в результаті залпового скиду, наприклад, при аваріях на очисних спорудах; під час сильних злив, різко збільшують кількість забруднюючих вод поверхнево-схилового стоку.

Безперервні (або постійні) джерела – це постійне (або змінюється в часі) надходження речовин, небажаних з точки зору водоспоживачів або негативно діють на екологію малих річок і водойм.

4. Класифікація джерел з вигляду забруднення. Формування складу та властивостей вод малих водних об’єктів здійснюється під впливом  комплексу природних і антропогенних факторів. Погіршення якості води викликають такі види забруднення: фізичне (теплове, радіаційне), хімічне (органічне, неорганічне) і біологічне тощо (бактеріальне).

Фізичне забруднення приводить до зміни фізичних властивостей природних вод – зниження прозорості, підвищення температури і каламутності.

Джерела фізичного забруднення – це найчастіше стічні води з великим вмістом завислих речовин і термальні води.

У деяких випадках зміна фізичних властивостей води може бути результатом (наслідком) інших видів забруднення, наприклад, хімічного. У свою чергу, фізичне забруднення впливає на хімічного складу природних вод. Наприклад, сорбованих на зважених частинках органічні речовини можуть змінювати кисневий режим водного об’єкту. Збільшення каламутності призводить до перетворень в біоценозі, що також впливає на гідрохімічний режим водойм.

Хімічне забруднення являє собою відведення в річки і водойми стічних вод з великим вмістом специфічних речовин, які погіршують якість води. Хімічне забруднення викликає зміна хімічних і фізичних показників якості води.

Джерелами хімічного забруднення є стічні води промислових виробництв, міст, тваринницьких комплексів.

Бактеріальне забруднення вод малих річок і водойм виникає при відведенні недостатньо очищених господарсько-побутових, тваринницьких стічних вод, а також поверхневого стоку з територій населених пунктiв, складуванні відходів і сміття по берегах річок і водойм.

Радіоактивне забруднення з’являється при вступі у природні води промислових стічних вод або природних радіоактивних вод, наслідком радіоактивного забруднення є перевищення природного фону радіоактивності природних вод.

Безумовно, для України після аварії на ЧАЕС гострою стала проблема радіоактивного забруднення природних вод. Також гострою проблемою в останні роки стало теплове забруднення природних вод, яке виникає при охолодженні теплових і атомних електростанцій.

Радіоекологічне забруднення та шляхи надходження радіонуклідів у водні екосистеми. Існують два основних джерела потрапляння радіонуклідів у річкові екосистеми: міграція природних радіонуклідів з водозбірної площі і техногенне забруднення.

Природна радіація в басейнах річок викликана підвищеним утримуванням радіоактивних елементів або ізотопів в породах.

Найвища радіоактивність буває в долинах річок, де граніти виходять на денну поверхню. Висока природна радіоактивність в Україну спостерігається в Черкаській, Вінницькій, Київській та Запоріжскій областях. Найвища радіоактивність грунтів відзначається біля м. Бердянська в басейні р. Берди, поруч із заповідником «Кам’яні могили» (близько 350∙10^-10 Кu/ кг).

Техногенна радіація є результатом випробувань ядерної зброї, роботи з «міченими атомами», видобутку уранових руд, аварій на атомних електростанціях. Радіоактивне забруднення басейнів та екосистем малих річок і водойм після аварії на Чорнобильській АЕС відбувалося внаслідок випадання аерозолів над водними об’єктами і сушею, а в подальшому – змиву з водозбірної площі після дощів і сніготанення (особливо у басейні р. Прип’яті).

Природна та техногенна радіоактивності беруть участь у кругообігу речовин, у процесі утворення органічних речовин і їх передачі в наступні ланки трофічного ланцюга, де гідрофіти представляють собою первинні кумулятори радіонуклідів, які надходять в екосистеми водних об’єктів.

Високою здатністю поглинання радіонуклідів характеризуються донні відкладення, а в ще більшому ступені – рослини. Бентофаги-молюски накопичують стронцій-90 в особливо великих кількостях, для них коефіцієнт накопичення (співвідношення вмісту визначеного радіонукліда в гідробіонтах і у воді) у м’яких тканинах досягає 750∙10^-10 Кu/ кг. Риби, як і більшість тварин, відносяться до декон-центратором стронцію-90, за винятком кісток, де стронцій заміщаючи кальцій.

5. Класифікація джерел забруднення по локалізації (просторовою ознакою). Всі джерела забруднення водних об’єктів по локалізації поділяють на точкові, неточечние і майданні.

Точкові джерела забруднення – це різні види промислових і побутових стоків, а також деякі сільськогосподарські забруднення (в основному, пов’язані з тваринництвом і обслуговуванням сільського господарства). Вони надходять через колектори стічних вод і проходять, як правило, попереднє очищення.

До точковим джерел відносяться також гирла струмків, річок і каналів по відношенню до річок і водойм, які приймають сток забруднюючих водотоків. Типовим точковим джерелом забруднення є термальний стік (наприклад, термальне забруднення річок Тиси та Дунаю).

Неточечние (лінійні; розсіяні; розподілені) джерела забруднення – це поверхнево-схиловий стік з сільськогосподарських угідь, урбанізованих територій (зливовий стік) та ін. Головною особливістю їх є повна відсутність очищення (за винятком власних процесів розкладання речовин) перед надходженням у водотоки і водойми.

Майданні або просторові джерела забруднення – це, головним чином, випадіння з атмосферними опадами внаслідок забруднення атмосфери промисловими викидами.

Деякі автори іноді виділяють такі джерела забруднюючих речовин, як зосереджені (точкові) і розосереджені, або розсіяні (лінійні, площинні).

Крім цього, виділяють також первинні, вторинні і природні джерела забруднення. Джерела первинного забруднення – це джерела, які б надходженню у поверхневі води забруднюючих речовин, що мають походження з відходів, або є продуктом реалізації безпосередньо технологічних процесів. Вторинні джерела забруднення – це донні відкладення, фільтрації з підземних горизонтів, а також непрямі причини (хімічні реакції між компонентами природного водного середовища і антропогенним надходженням речовини). При дослідженні екологічного стану річок і водойм всі джерела забруднення визначають за місцем їх надходження та картографіруют. При картографуванні використовують найрізноманітніші графічні форми (діаграми, блок-схеми, різну штрихування і кольору).

 

Контрольні питання

1. Дайте загальну характеристику джерел забруднення водойм.

2. Класифікація джерел забруднення водойм.

3. Класифікація джерел забруднення за локалізацією.

 

ЛЕКЦІЯ 10

Тема: Самоочищення природних вод.

План

1. Загальні поняття та визначення.

2. Ступінь самоочищення, швидкість самоочищення, індекс самоочисної здатності.

3. Методи активізації процесів самоочищення водних об’єктів (стави- біовідстійники, біологічні стави, біоплато, поля фільтрації).

 

1. Загальні поняття та визначення. Відновлення природних властивостей води річок, озер, водосховищ, ставків та інших водних об’єктів, яке відбувається природним шляхом (тобто. ресурсами самого водного об’єкту) в результаті протікання фізико-хімічних і біохімічних процесів в умовах, властивий даній водоймі або водотоку, називається самоочищенням природних вод.

Спрощене визначення, яким користуються вже протягом столітті, таке: «Самоочищення представляє собою суму процесів, які призводять забруднену воду в її нормальне початкове складаня».

Механізми процесів самоочищення водойм діляться на фізичні, хімічні, біологічні.

До фізичних механізмів очищення відносять осідання суспензії частинок, випаровування і ін. До хімічних механізмів відносять окиснення речовин киснем і перекисом водню, розчиненими у воді, перехід в гідранти, коагуляція й осадження, гідроліз токсикантів. До біологічних механізмів відносять включення забруднюючих речовин в обмінні процеси, їх руйнування або переведення до інших, не токсичні форми сполук у різних гідробіонтів та ін.

У самоочищенні водойм беруть участь всі гідробіонти, але головну роль відіграють бактерії, гриби, найпростіші і багатоклітинні тварини, так звані фільтратори.

2. Ступінь самоочищення, швидкість самоочищення, індекс самоочисної здатності. При визначенні самоочістной здатності водного середовища використовують як прямі, так і непрямі методи.

Прямий метод визначення самоочістной здатності водного середовища полягає у безпосередньому визначенні концентрації забруднюючих речовин у водоймах і водотоках, наприклад, за двома параметрами (ступінь і швидкість самоочищення), запропонованим К. Вурманом.

Ступінь самоочищення – це параметр, який визначають за зниження концентрації забруднюючих речовин (5, моль / с) на відрізку водотоку при відсутності додаткового забруднення між пунктами спостережень.

S_m = Q (C_b - C_n)

Q – витрати води на ділянці м³ / с, C_b, C_n - концентрація речовин в верхньому і нижньому пунктах спостережень, моль / м³.

Швидкість самоочищення S_m  - визначається за зниженням концентрації забруднюючих речовин за одиницю часу при постійній течії.

S_r = dC / dt = (C_b - C_n) / t

 

Достовірне визначення самоочистной здатності водотоку за показниками До. Вурмана можливо тільки в тому випадку, коли в конкретних умовах спостерігається безумовне зниження концентрації забруднюючих речовин, наприклад, при використанні методу добавок. Однак у реальних умовах у річки з водозбірної площі постійно надходять додаткові маси органічних речовин (або речовин алохтонні походження). Вони ж утворюються в річці в результаті фотосинтезу гидрофитов (тобто автохтонного походження). Тому в річці зазвичай спостерігається не зниження концентрації органічних речовин у воді, а збільшення; в кращому разі – зберігання на початковому рівні. У цих випадках доцільно використовувати інші показники, наприклад, індекс самоочістной здатності водного середовища.

 

Індекс самоочисної здатності (К_сс) водного середовища визначають на основі обліку інтенсивності фотосинтезу і дихання тест-обєкту в контрольній та досліджуваній пробах за формулою:

К_сс = (Ф_д * Д_к) / (Д _д* Ф_к)

Індекс самоочістной здібності (Ксс) тісно корелює зі зниженням концентрації забруднюючих речовин у водному середовищі у вигляді добавок. Однак, на відміну від показника До. Вурмана, даний індекс (К_к) цілком вірогідно характеризує самоочістную здатність водоструму навіть в тому випадку, коли кількість органічних речовин по довжині річки, від витоку до гирла.

3. Методи активізації процесів самоочищення водних об’єктів (стави- біовідстійники, біологічні стави, біоплато, поля фільтрації). До основних методів активізації процесів самоочищення, протікання у водних об’єктах, відносять: Створення біоводохраніліщ; приство водосховищ-відстійників; уповільнення руху води; пристрій проточних мілководь – біоплато, біолагун; очищення води фільтруванням; використання біофільтрів; біологічні ставки, поля зрошення, поля фільтрації та ін

Всі перераховані методи є інженерної інтерпретацією існуючих у природі аналогів. В якості технічних засобів використовують водоочіщающіе гідротехнічні споруди, створюють необхідні умови для протікання очищаючих процесів у водних об’єктах.

Для очищення води від зважених мінеральних частинок і забруднюючих речовин влаштовують так звані верхові ставки-відстійники, зводячи греблі з місцевих будівельних матеріалів.

Ставки-біоотстойнікі служать для осадження великих і тонких фракцій суспензій, виконуючи при цьому роль відстійників, і доочищення стічних і скидних вод, як біопрудах. Греблі цих ставків зазвичай зводять висотою 3÷7 м. У складі гідровузла передбачають водоскид шахтного типу для скидання очищеної води з верхніх рівнів ставка-біоотстойніка. Такі водоочіщающіе споруди зазвичай розташовують у верхів’ях річок, схильних до антропогенного впливу.

Заплавні водосховища-біовідстійники споруджують у середній течії малих річок, схильних до антропогенного впливу, для очищення води від зважених мінеральних частинок, що забруднюють, а також для вирівнювання стоку. Для цієї мети зводять дамбу з місцевих будівельних матеріалів заввишки 5-12 м, що забезпечує місткість водосховища до 3-5 млн. м³. Заплавні водосховища-біоотстойнікі працюють аналогічно ставків-відстійників. Зводиться дамба складається з двох частин: глухий і водоскидної. Глуху частину греблі виконують як частково, так і повністю фільтруючої – як водозлив з високим порогом, що забезпечує постійний злив з верхніх шарів водосховища освітленої і очищеної води. При цьому висоту порогу призначають із умови забезпечення процесу аерірованія води, що скидається. Для забезпечення роботи водосховища в режимі біоотстойніка тривалість водообміну в ньому в період меженних витрат повинна становити не менше 10 діб. У режимі роботи водного об’єкта як відстійника, з умови осадження дрібних суспензій, швидкість на поверхні водосховища не повинна перевищувати 1 м / с. Мілководні ділянки, розташовані поблизу урізу води, засаджують рослинами-сапрофіти, а надходять у водосховищ води аеруються.

Ставки та відстійники є річковими спорудами і функціонують, підкоряючись гідрологічного режиму водного об’єкта; розраховують їх на пропуск паводкових витрат розрахункової забезпеченості. Донні відкладення і залишки водної рослинності, що накопичуються в ставках-біоотстойніках і водосховищах, періодично видаляють.

Для відновлення якості і очищення води від забруднень у малих річках, схильних до антропогенного впливу, іноді використовують так звані греблі та загати з додаванням при зведенні їх спеціального матеріалу (наприклад, природного цеоліту), який вступає у взаємодію з хімічними речовинами, Які у воді (макропористі каркасні алюмосилікати кристалічної структури). Природні цеоліти мають унікальні сорбційні, іонообмінні, іоноселектівних та іншими властивостями. Вже є позитивний досвід їх застосування при проведенні робіт з поліпшення якості води декоративних ставків.

 

Біологічні ставки – це штучні водойми, глибиною до 2-3 м. Очищення води тут здійснюється за рахунок процесів життєдіяльності фітопланктону і зоопланктону, вищих водоростей і других організмів.

Це, як правило, багатоступінчасті водойми (каскад з 3-5 ставків), які визначаються їх розташуванням в основному по руслу малої річки. На останніх сходинках каскаду ці ставки використовуються для риборозведення. Тривалість очищення стічних вод у ставках – 7-10 діб.

Біологічні ставки бувають декількох типів:

а) проточні ставки з розведенням стічної рідини річковою водою; б) проточні ставки без розведення стічної рідини; в) ставки для доочищення стічної рідини; г) контактні ставки; д) анаеробні ставки.

Серед основних методів активізації процесів самоочищення та відновлення якості води малих річок можна відзначити також перепади – аератори, руслові загати і напівзагати.

Для очищення вод, забруднених різними речовинами, в тому числі і важкими металами, часто використовують біоплато, які відносять до заходів з відновлення екологічної стійкості річок і засоби самостійно самоочістной здатності водного середовища.

 

Біоплато – це водоохоронне споруда, у якому вищі водні рослини, в тому числі і штучно посаджені, грають роль біофільтрів, які обмежують або запобігають доступ забруднюючих речовин в річку і одночасно закріплюють береги від розмиву і руйнування. Вищі водні рослини в біоплато грають роль потужного средообразующего фактора і субстрату для прикріплення фітоперіфітону, молюсків та ін

У біоплато концентрується також фітопланктон, водорості, бентос і риби. Всі вони беруть активну участь в очищенні води і встановленні її якості, а разом з вищими водними рослинами створюють систему «живого» фільтра. Вважається, що компоненти біоплато затримують мулисті частинки, поглинають органічні і мінеральні речовини, знижують токсичність води, сприяють осадженню і захоронення забруднюючих речовин в мулистих відкладеннях.

Основні розміри біоплато залежать від його всеочисній здібності, гідравлічних і гідрологічних умов водного об’єкта. Відмирають водну рослинність в процесі експлуатації біоплато видаляють для поховання.

За положенням щодо річкового русла біоплато поділяються на 5 видів: 1) руслові, 2) берегові; 3) гирлові; 4) інфільтраційні; 5) плаваючі.

Крім того, їх поділяють на 2 групи: а) полнопроточние, до яких відносяться руслові, гирлові і інфільтраційні біоплато; 6) стрічкові – це берегові і плаваючі, через які потік проходить лише частково.

Руслові біоплато розміщуються в розширеній частині русла, і через них повністю проходить весь обсяг стоку. Берегові плато розташовуються в руслі на верхових берегових схилах, закріплюючи їх. Гирлові біоплато розташовуються в місцях впадання струмків, річок, балок, каналів, у тому числі випливають з водойм. Інфільтраційні біоплато споруджують у зниженнях заплави, де стоки інфільтрують в підземні горизонти. Плаваючі біоплато – це споруди, де вищі водні рослини висаджують у спеціально підготовлених плаваючих контейнерах.

Найбільша ефективність біоплато може бути досягнута в тому випадку, коли водний потік проходить спочатку через зарості надводних (водно-повітряних) рослин, а потім через затоплені рослини. Якщо природні зарості відсутні або їх недостатньо, то їх висаджують штучним шляхом, зазвичай навесні (у березні – квітні) або восени (у жовтні – листопаді).

 

Поля зрошення – ділянки земель, на які періодично випускають стічні води. Існує два типи полів зрошування: А) комунальні, які використовують тільки для очищення стічних вод; б) землеробські, на яких одночасно з очищенням здійснюють внесення в грунт вологи і добрив, необхідних для вирощування сільськогосподарських рослин (зернових культур, ягід, овочів); розташовують їх в долинах річок.

 

Поля фільтрації призначені для фізико-хімічної та біологічної очищення стічних вод шляхом пропуску їх через шар грунту і активного мулу. Стічні води надходять на поля фільтрації по системі відкритих каналів і лотків. Відфільтрована, очищена вода відводиться в природна водойма по закритою або відкритою дренажної мережі.

Розглянуті методи доочищення стічних вод у біологічних ставках, полях фільтрації і зрошення, біологічних каналах і ін сприяють вилученню з води більше 95% різних домішок. Крім того, проходячи через ці споруди, за рахунок біологічних процесів стічні води набувають властивості «живої» природної води.

Серед інших методів локальної очистки стічних вод відзначають також: сорбційний, швидких фільтрів, гравітаційної акумуляції, іонного обміну, зворотного осмосу, дезодорації, електролізу та ін.

За допомогою розглянутих методів інтенсифікації процесів самоочищення води (при їх порівняно невисокій вартості і незначних експлуатаційних витратах) досягається комплексність очищення відразу від декількох забруднюючих речовин, А також досить висока ступінь очищення від вступників у великих концентраціях забруднюючих речовин.

Однак, незважаючи на комплексність очищення від самих різних забруднюючих речовин, інтенсивність і ефективність очищення від різних компонентів не однакова, і вимоги до їх допустимої концентрації початковій сильно розрізняються. Крім того, можливі випадки, коли в акваторіях водних об’єктів очищення від деяких компонентів забруднюючих речовин не відбувається взагалі. Наприклад, водні об’єкти, піддані великий антропогенного навантаження, мають донні відкладення, сильно забруднені важкими металами. Тому після ліквідації первинних джерел забруднення подібні донні відкладення викликають вторинне забруднення водного об'єкта. З метою ліквідації джерел вторинного забруднення необхідно видалити забруднені донні відкладення, знешкодити їх і утилізувати.

 

Контрольні питання.

 

1. Дайте визначення поняття «самоочищення природних вод».

2. Методи визначення самоочисної здатності водного середовища.

3. Визначення швидкості самоочищення та індексу самоочисної здатності водного середовища.

4. Методи активізації процесів самоочищення водних об’єктів (стави- біовідстійники, біологічні стави, біоплато, поля фільтрації).

 

ЛЕКЦІЯ 11

Тема: Методи відновлення малих рік і водойм від забруднення і деградації.

План

1. Загальні положення та визначення.

2.  Лісомеліоративні заходи.

3.  Лугомеліоративні заходи.

4. Гідротехнічні протиерозійні заходи.

5. Водоохоронні зони малих річок.

6.  Системи контурно-меліоративного землеробства, системи сівозмін

1. Загальні положення та визначення. Під охороною вод розуміють систему організаційно-технічних і економіко-правових засобів, направлених на запобігання, обмеження і усунення наслідків забруднення, засмічення, замулювання, виснаження і деградації водних об'єктів (річок, озер, ставків, каналів,водосховищ, боліт і ін.). Метою охорони малих водних об'єктів служить задоволення оптимальних потреб населення і народного господарства у воді нормативної якості для нинішнього і прийдешнього поколінь.

Система організаційно-технічних заходів складається з організаційних, організаційно-господарських, профілактичних засобів, направлених на недопущення або обмеження нових джерел забруднення, замулювання, засмічення і виснаження вод, а також заходів по усуненню забруднення вод.

Організаційні заходи. При визначенні організаційних водозахисних заходів для кожного водного об'єкту враховують освоєність території басейну, забезпеченість господарсько-питного і промислового водопостачання, культурно-побутових потреб населення, рибогосподарських і інших цілей, стан і якість води водних об'єктів.

Організаційні заходи регламентуються «Правилами охорони...» і припускають здійснення низки заборонених і обмежуючих заходів. Їх метою є охорона поверхневих вод від попадання в них нафти і нафтопродуктів; від забруднення добривами і пестицидами, від забруднення стоками з ферм і тваринницьких комплексів; від попадання стічних вод з осушно-зволожувальних земель при проектуванні, будівництві, експлуатації і реконструкції меліоративних систем.

У складі організаційних водозахисних заходів на малих річках і водоймищах передбачається контроль забрудненості водних об'єктів. Він повинен проводитися басейновими управліннями одночасно з контролем якості вод у зв'язку з вторинним забрудненням води, що відбувається при її контакті з донними відкладеннями. Результати такого контролю служать підставою для вирішення питання про необхідність очищення водних об'єктів.

Організаційно-господарські (спеціальні) заходи. Спеціальні заходи припускають раціональну організацію території і комплексне водне регулювання в межах водозбору.

У басейні малої річки виділяють нормативні водозбори (наприклад, водозбір балки), в межах яких здійснюють грунтоводоохоронну організацію території з виділенням водозахисних зон і прибережних смуг, формують оптимальне кількісне співвідношення розораних, лугових, лісових і ін. видів угідь.

Наприклад. У гірських районах Українських Карпат співвідношення площ орних, лугових, лісових і водних угідь на водозборі повинне складати (%): 8:25; 65:2.

Нормативні водозбори нумерують і на кожен з них складають паспорт, який є юридичним документом, на основі якого здійснюється моніторинг і державний контроль над використанням і охороною природних ресурсів.

Паспорт містить картографічний матеріал з експлікаціями угідь, кількісними і якісними характеристиками компонентів (ґрунти, рослинність, водні ресурси), а також перелік водозахисних заходів.

До профілактичних заходів відносяться: розробка схеми комплексного використання і охорони водних ресурсів; експертна оцінка будівельних об'єктів; ефективна експлуатація очисних і інших водозахисних споруд; контроль над скиданням стічних вод і станом водних об'єктів і їх водозборів.

До заходів щодо усунення забруднення вод відносяться: встановлення гранично допустимих скидів (ГДС) забруднюючих речовин із стічними водами у водні об'єкти; накладення санкцій (відповідно до чинного законодавства) за забруднення, засмічення і виснаження вод, аж до закриття окремих підприємств, комплексів, цехів.

Водозахисні заходи повинні проводитися самими водокористувачами. Водокористувачі, а також землекористувачі, по території яких протікають річки, зобов'язані проводити заходи, що підсилюють самоочисну здатність річок, застерігаючи водну ерозію, (поверхневий змив, яроутворення, руслові процеси) і дефляцію, такі, що зберігають водність річок.

Заходи щодо відновлення і охорони малих річок і водоймищ від виснаження і деградації взаємозв'язані і є єдиним комплексом. У його склад входять облаштування і залісення водозборів, створення водозахисних зон, агротехнічні (агромеліораційні) заходи щодо затримання снігу і накопичення вологи, по зменшенню і запобіганню водній ерозії і дефляції, створення біологічних плато, водосховищ і ставків, розчищення водоймищ і русел річок, будівництво очисних споруд і ін.

Водозахисні заходи в басейнах малих річок і водоймищ включають агро меліоративні, фітомеліоративні, лукомеліоративні, лісомеліоративні, гідромеліоративні, гідротехнічні і інші заходи, які направлені на зменшення поверхневого стоку, зниження інтенсивності ерозійних процесів, зменшення винесення забруднюючих речовин у водні об'єкти і ін.

 

Лісомеліоративні заходи.

Лісомеліоративні заходу. Найважливішу водозахисну роль на водозборах, долинах і заплавах річок відіграють лісові насадження і чагарникові зарослі. На схилах басейнів річок і водоймищ водозахисну роль виконують як природні, так і штучні лісові і чагарникові насадження. З позицій гідроекології загальним для них є те, що ліс сприяє перекладу частини поверхневого стоку в ґрунтовий і тим самим запобігає обмілінню малих річок і водоймищ в літній період. Ліс перехоплює частину зважених і розчинених речовин, що містяться в талій і дощовій воді, покращуючи якість води водних об'єктів. Лісові смуги сприяють затриманню снігу на полях, що особливо важливе для відкритих степових районів. Крім того, ліс має важливе санітарно-гігієнічне і культурно-естетичне значення. Ліс – це легені планети.

Лісові насадження по берегах річок, водоймищ і на зрошуваних землях створюються для захисту берегових схилів від розмиву, для перехоплення частини зважених і розчинених речовин, для охорони ґрунтів від ерозії і дефляції.

Лісомеліоративні заходу здійснюються комплексно у вигляді формування завершених систем лісових насаджень, які є постійно діючими елементами всього комплексу грунтово водоохоронних заходів. Лісові насадження сприяють підтримці стану води, ґрунту і повітря па оптимальному екологічному рівні.

Система захисних лісових насаджень (смуг) повинна охоплювати всю територію водозбору з концентрацією лісових насаджень у водозахисних зонах річок і водоймищ, в місцях формування і проходження поверхневого стоку, уздовж берегів річок і водоймищ, на ділянках з підвищеною ерозійною небезпекою.

Загальна лісистість водозборів повинна відповідати мінімально допустимій величині (екологічний оптимум), встановленій для кожної грунтово-кліматичної зони: у Поліссі – 35%, в Карпатах – 65-70%, в Передкарпатті – 30-40%, Лісостепу – 19%, Степи – 16%.

При формуванні системи захисних лісових насаджень слід керуватися наступним принципом їх розміщення. На орних землях в рівнинній місцевості при крутизні схилів до 3 ° проектують і створюють полезахисні лісові смуги, в першу чергу, для регулювання сніготанення, формування мікроклімату, охорони ґрунтів від дефляції.

Для охорони ґрунтового покриву від дефляції на водозборі застосовують щадні агротехнічні технології, закріплення поверхонь, зменшення швидкості вітру в приземному шарі шляхом збереження стерні, ґрунтозахисні сівозміни, вітрозахисні лісові насадження і ін.

Дефляційнонебезпечні ландшафти захищають за допомогою вітрозахисних лісонасаджень, які позитивно впливають на мікроклімат, знижують швидкість вітру в приземному шарі, покращують водний режим, знижують втрати вологи.

Оптимальний охоронний ефект досягається при 50%-му продуванні насаджень вітром. Ширину вітрозахисної зони (В_в.з., м) обчислюють за формулою: В_в.з = В_н.с + В_п.с., де В_в.з. – ширина вітрозахисної зони з навітряного боку (В_н.с. = 5∙Н_л.н), м; В_н.с.– ширина вітрозахисної зони з підвітряної сторони з (В_п.с.≈ (20 ÷ 25) ∙ Н_л.н.), м; Н_л.н. – висота лісових насаджень, м.

Великого протидифляційного ефекту досягають шляхом такого поєднання дерев і чагарників, створюючи захисні насадження: дерева 1-єї величини (довгоствольні) – 10 – 20%; 2-ї величини (коротко ствольні) – 30 – 40%; чагарники – 40 – 60%, що дозволяє отримати вітрозахисні зони шириною більше 300 м.

Основні полезахисні лісосмуги розміщують упоперек домінуючих вітрів на відстані, що не перевищує 2,5-кратної величини уражених промоїнами прилеглих до ярів і балок схилів лісосмуги розміщують у напрямі горизонталей або з допустимим відхиленням від них на 2 – 3 м нижче за промоїни. Ділянки між лісосмугою і брівкою яру або балки відводять під залуження; лісосмуги не створюють у тих ярів і балок, які припинили своє зростання і призначені під засипку.

Безпосередньо у ярах і балках лісові насадження створюють з метою зміцнення і раціонального використання балочних земель, ув'язки їх з іншими видами насаджень різного призначення – плодово-ягідними, медоносними, лікарськими і ін.

На дні ярів і балок створюють чагарникові куліси в декілька рядів, які розміщують перпендикулярно потоку води. Ділянки між кулісами залужують.

У балочних для яру системах з інтенсивним розвитком ерозійних процесів створюють мулофільтри уздовж всього дна ярів схилів і балок, а по дну основного яру – куліси з чагарнику. Ділянки між кулісами залужують.

Повному залісенню підлягають конуси винесення, що діють. При цьому на периферії конуса винесення розміщують чагарниковий пояс, а центральну частину формують за деревинно-кущовому типом. На конусах винесення, які зупинили своє зростання, застосовують часткові залісення.

Лугомеліоративні заходи.

  Долугомеліоративних заходів відноситься залуження еродованих ґрунтів ерозійно-небезпечних земель і елементів мережі гідрографії.

Під залуженням відводяться: днища ярів і балок, еродовані схили крутизною понад 5 – 7 °, ділянки орних земель (буферні смуги). Залуження днища ярів і балок використовуються як водотоки для скидання поверхневого стоку у водоймища-регулятори або в мережу гідрографії.

Для залуження еродованих схилів і утворення буферних смуг використовують травозмішувачі, що мають перевагу перед чистими посівами як по захисних властивостях, так і по продуктивності. До складу сумішей зазвичай включають 3 – 5 видів трав. При їх складанні враховують господарське використання травостою – сінокіс або випас. Найбільший захисний і господарський ефект мають травозмішувачі, до складу яких входять верхові злаки, бобові трави з домішкою різнотрав'я.

Охорона джерел. Важливою сучасною екологічною проблемою є охорона джерел, які відіграють величезну екологічну і господарську роль. Джерела – це, перш за все, початки, витоки великих і малих річок. Від них залежить повноводність і чистота водних об'єктів. Проте кількість джерел постійно зменшується, а гідроекологічний стан джерел, що діють, погіршується.

Причинами загибелі джерел є; пристрій пасовищ худоби, водна ерозія, забруднення, замулювання і засолення. На схилах і улоговинах, які примикають до місць розташування джерел, необхідно здійснювати протиерозійні заходи. Слід систематично проводити розчищення джерел від мула і сміття, висаджувати навколо них вологолюбні дерева і чагарники, покращувати лугову рослинність. З метою відновлення і охорони джерел під охорону необхідно брати і деякі прилеглі болота.

Агротехнічні заходи застосовуються на схилах з метою регулювання поверхневого стоку і попередження змиву ґрунтів. У їх склад входять: фітомеліорація, протиерозійні способи обробки ґрунтів, прийоми снігозатримання і регулювання сніготанення.

Фітомеліоративні заходу. Всі частини (ділянки) річкової долини однаково важливі для підтримки водних екосистем. Проте на практиці не завжди можливо провести широкомасштабну кампанію по озелененню всієї малої річки. Доводиться вибирати певні ділянки, оцінювати їх значущість. Фітомеліорація в долині малої річки повинна бути направлена на формування рослинних співтовариств, які найповніше виконуватимуть берегозахісну і водозахисну функції.

Першочергові фітомеліоративні заходи необхідно проводити у верхів'ях річки, на ділянках прибережних захисних смуг і еродованих ділянках берега і долини.

Із-за інтенсивної меліорації земель, популярної в середині XX сторіччя, більшість верхніх ділянок малих річок меліоровані, випрямлені, ділянки долини повністю розорані. Саме на цих територіях повинні проводитися фітомеліоративні заходи. Створення рослинного покриву тут повинне йти шляхом насадження невеликих лісових масивів – вітрозахисних і водозахисних лісових смуг уздовж верхніх ділянок водотоку.

До основних фітомеліоративних заходів відносяться: система сівозмін, смугове розміщення культур, поукісні і пожнивні посіви, вирощування сидеральних культур, буферні смуги.

Смугове розміщення культур застосовують на схилах крутизною понад 1 °. Смуги розміщують довгими сторонами упоперек схилу у напрямі горизонталей з чергуванням просапних культур і культур суцільної сівби в різних смугах. Ширина смуг повинна відповідати кратності проходу і ширині захоплення посівних і оброблювальних машин і механізмів.

Буферні смуги формують з багаторічних трав. Відстань між смугами залежить від крутизни схилу і повинна відповідати ширині захоплення і кратності проходу посівних агрегатів.

Поукісні і пожнивні посіви застосовують з метою захисту ґрунтів від змиву в літньо-осінній період. Висівають їх після прибирання попередньої культури без спеціальної підготовки ґрунту з мі