Лекція 9 Тема: Водні об’єкти України.

7. Річкова мережа України.

8. Геоморфологічні та ландшафтні особливості території України, що визначають формування річкової мережі.

9. Екологічні особливості малих річок.

10. Законодавче регулювання водоохоронної діяльності.

Моря та континентальні водойми формують гідрографічну мережу України, яка істотно впливає на клімат, екологічний стан території та водоресурсний потенціал країни. Територія України з півдня омивається водами Чорного і Азовського морів, які в системі Світового океану займають ізольоване внутрішньоматерикове положення. Берегова лінія Чорного моря в межах кордонів країни протяглась на 1540 км. З берегової лінії Азовського моря, яка становить 2686 км, більше половини належить до території України.

Континентальні водні об’єкти України представлені природними (річки, озера, болота) та штучно створеними водосховищами річкового типу, водоймами-охолоджувачами теплових і атомних електростанцій, ставами рибогосподарського призначення, каналами територіального перекидання водного стоку.

1. Річкова мережа України

По території України протікає 63119 річок різної довжини, які формують густу сітку водотоків, загальною довжиною близько 206,4 тис. км та щільністю річкової мережі 0,25 км на 1 км² території. За винятком Західного Бугу, який відноситься до басейну Вісли, всі інші річки належать до басейнів Чорного і Азовського морів. Усі річки поділяються на три категорії: малі, середні і великі.

Згідно цього критерію, до малих річок належать водотоки, водозбірна площа яких не більше 2000 км², При цьому вона повинна розміщуватись в одній геоморфологічній зоні з характерним для неї гідрологічним режимом. Водозбірні площі середніх річок відрізняються від малих значно більшою площею (2001-50000 км²). Вони розташовані, як правило, в межах однієї геоморфологічної зони. На відміну від малих і середніх річок, великі річки охоплюють не одну, а кілька геоморфологічних зон, які можуть істотно відрізнятись за Характером водозбірної площі, яка займає площу більше 50000 км².

За уточненими даними в Україні налічується 63029 малих річок, 81 - середніх і 9 -великих. Найбільші річки - це Дніпро, Дунай, Дністер, Південний Буг, Західний Буг, Сіверський Донець. Вони є головними річками відповідних басейнів і мають густу мережу притоків першого, другого і наступних порядків.

2. Геоморфологічні та ландшафтні особливості території України, що визначають формування річкової мережі

Для формування річкової системи важливим є геоморфологічні особливості і ландшафтна структура території 3 її геологічною структурою пов’язане чергування височин і низовин, напрям і будова річкових долин та кількість терас в них. Наявність терас і їх будова відображають тривалість формування річкових долин і характером неотектонічних рухів земної поверхні. Що стосується ландшафту, то його можна розглядати як територіальну систему, яка охоплює обмежену площину земної поверхні, і складається з взаємодіючих природних і антропогенних компонентів більш низького таксономічного рангу.

У межах України поширені два класи ландшафтів: рівнинні і гірські. Своєрідністю природних властивостей відрізняються ландшафти акваторіальних комплексів, зокрема річок, озер, ставів, водосховищ, приморських рівнин і морів.

На значній частині території України переважають антропогенно змінені природні ландшафти. Великі її площі залиті водою і перетворені у штучні водосховища. Такі ж процеси, але у менших масштабах відбулися і у заплавах малих річок, більшість з яких зарегульовані.

Один з найважливіших чинників, що впливає на формування водного стоку - дощові і снігові опади. В цьому відношенні територія України дуже неоднорідна. Кількість опадів суттєво змінюється як у напрямі із заходу на схід, так і з півночі на південь. Найбільш вологозабезпеченим є північно-західна частина України, а найменше - степова, включаючи посушливий степовий Крим.

За морфоструктурними особливостями рельєфу, клімату і рослинності на території України виділяють ряд зон і провінцій.

Під фізико-географічною зоною розуміють ландшафтні типи грунтово-рослинного походження, які утворюються за певних умов термічного режиму і зволоження території. Кожній зоні відповідає певний тип ландшафтів, який стосовно до території України змінюється з півночі на південь. Фізико-географічна провінція - це частина природної зони, для якої характерні: клімат, морфоструктурні особливості рельєфу, а в горах - ще і характер висотної поясності.

2. Екологічні особливості малих річок

Екологічний стан малих річок, їх водність та якість води залежать не тільки від внутрішньоводоймних процесів, а й від стану водозбірної площі. Малі річки є першим і дуже вразливим ланцюгом всієї річкової системи. їх необхідно розглядати в нерозривній єдності з іншими структурними компонентами природних ландшафтів: луками, орними землями, лісами.

Вплив сільськогосподарського освоєння земель на екосистеми малих річок

Якщо ліс і луки відіграють позитивну роль у формуванні водності річкових систем та підтриманні якості води, то рілля, навпаки, може розглядатись як потенційний їх забруднювач. Рілля - це земельна площа, яка систематично обробляється і використовується для вирощування сільськогосподарських культур, в тому числі і багаторічних. Розрізняють ріллю зрошувальну, осушувану, ерозійно небезпечну та інші.

Вплив підсистеми ріллі на формування водності малих річок визначається станом води у грунтах, їх фільтраційною здатністю, а також можливістю знесення дощовими потоками грунту, що приводить до замулення їхнього річища. Надходження органічних і мінеральних речовин з ріллі може істотно погіршувати якість води, викликати антропогенну евтрофікацію річкових екосистем. При цьому знесення хімічних речовин до річок із водозбірної площі може відбуватись за рахунок як поверхневого, так і підземного стоку.

Вміст води у грунтах та їх фільтраційна здатність залежить від структури, співвідношення твердих часток різних розмірів, наявності органічних речовин і колоїдів, хімізму грунтового розчину та його активної реакції (рН). Вода в грунтах вкраплена у пори різних розмірів і форм. Розрізняють три основні категорії грунтових вод: гравітаційну, капілярну і зв'язану.

Гравітаційна вода заповнює найбільш широкі проміжки між твердими частками і має здатність просочуватись під діянням сил тяжіння глибоко - аж до досягнення грунтових вод. Саме гравітаційні води найбільше впливають на водність і якість води малих річок. Капілярна вода, яка заповнює найтонші проміжки між твердими частками грунту, навпаки, під дією капілярних сил підтягується ближче до поверхні грунту, створюючи висхідний потік вологи. Зв'язана вода утримується на поверхні грунту за рахунок адсорбційних сил. Маса її досить велика, і вона відіграє певну роль у розчиненні солей та їх змиванні у річки. Крім наведених форм, у грунтах завжди присутня пароподібна волога. В залежності від співвідношення більших за розмірами піщаних часток і більш дрібних глинистих, розрізняють піщані, супіщані та глинисті грунти. При цьому грунти з переважанням піску характеризуються високою фільтраційною активністю щодо дощових і талих снігових вод, які швидко проходять вглиб грунту і поповнюють запаси грунтових вод. Навпаки, глинясті грунти більш водоутримуючі. Для них характерним є досить інтенсивний вихідний капілярний потік.

В утриманні води і розчинених в ній біогенних елементів важлива роль належить колоїдам. Грунтові колоїди мають надзвичайно велику сумарну поверхню і, в поєднанні з іншими факторами, забезпечують фізико-хімічну адсорбцію води та інших речовин.

В умовах інтенсифікації сільськогосподарського виробництва, пов'язаної з застосуванням мінеральних і органічних добрив та хімічних засобів захисту рослин, грунти завжди несуть потенційну загрозу для екосистем водойм. Винос таких речовин у річки може відбуватись з поверхневим стоком, через забруднення грунтових вод і вітрову ерозію. Особливо це небезпечно при розорюванні долин річок, різкого зменшення площ лук і розміщення приватних городів безпосередньо в прибережних зонах малих річок. Хоча за останні роки темпи розширення площ ріллі спадають, але вони залишаються досить високими.

Підтримання нормального функціонування заплавних ландшафтів можливе лише в межах аграрного перетворення на площах, які не перевищують 40 % загального земельного фонду країни. Сюди належать не тільки орні землі, а й інші антропогенно змінені території (кар'єри, рекреаційні зони, міста, села).

В залежності від технології обробки ріллі може істотно змінюватись вологонакопичення в грунтах. При глибокій оранці більша кількість опадів накопичується в обробленому грунті, а поверхневий стік, навпаки, різко знижується. Встановлено, що у верхньому 20-30 сантиметровому шарі грунту при глибинній оранці (до 30 см) поверхневий стік води зменшується від 1 до 3,5 мм на один сантиметр заглиблення. Тобто на полі, зораному до глибини 20 см, поверхневий стік води може спадати на 20-70 мм.

Інтенсифікація сільськогосподарського виробництва пов'язана з використанням високих норм органічних і мінеральних добрив, пестицидів та інших хімічних засобів захисту рослин, може порушувати природні умови і забруднювати грунтові і поверхневі річкові води. При цьому їх негативний вплив на водні джерела залежить не тільки від кількості внесених хімічних засобів, а й від технології їх застосування у сівозмінах. Так, надмірне внесення азотних добрив при незбалансованому надходженню фосфору і калію призводить до нітратного забруднення довкілля, викликає нагромадження нітратів, нітритів і N-нітрозамінів у сільськогосподарських культурах. Така залежність характерна і для водних екосистем, які знаходяться у зоні впливу поверхневих і грунтових вод, що змиваються з полів. Не використані сільськогосподарськими культурами поживні речовини вимиваються з грунту і стають джерелом забруднення грунтових і поверхневих вод.

Спостереження над вимиванням хімічних речовин з різних грунтів Полісся показали, що при внесенні за 6 років 345 кг/га азоту його втрати внаслідок вимивання з рихлопіщаного грунту склали 161 кг/га, а на щільнопіщаному - 83 кг/га. Якщо прослідкувати шляхи поширення вимитого з грунту азоту, то в кінцевому ланцюгу він виявляється у річках і зрештою в питній воді. Азотмісткі сполуки в підвищених концентраціях є небезпечними токсикантами для людини і тварин.

Фосфор, який вноситься у складі мінеральних добрив, у більшості грунтів має тенденцію до швидкого зв'язування у формі погано розчинних апатитів (у збагачених вапном грунтах) або у формі фосфату заліза чи алюмінію - на менш завапнованих землях.

В Україні в зонах нормативного застосування фосфорних добрив його надходження у річки і озера може підвищити загальну концентрацію фосфору у воді не більше як до 0,16 мг/дм³. При передозуванні мінеральних добрив у водні джерела надходить не лише фосфор, а й інші хімічні речовини, які є постійними їх супутніми компонентами. Так, домішки фосфору складають у суперфосфаті 1,5 %, амофосці 3-5,6%. При внесенні в грунт 150 кг/га Р₂О₅ у формі суперфосфату в грунт потрапляє 290 г/га свинцю, 180 нікелю і 25 г/га кадмію. При внесенні амофосу цих елементів надходить у розрахунку на 1 гектар ріллі відповідно 440, 44 і 23,3 грамів.

Не менш небезпечними для річкових систем є калійні добрива, до складу яких входить хлор. Він засвоюється з грунту рослинами лише в кількості 1/6 до його загального вмісту. Решта виводиться з дренажними водами в природні водні джерела та підгрунтові горизонти. Взаємодіючи з натрієм, кальцієм, магнієм, нікелем, хлор утворює з ними розчинні солі, які легко вимиваються з грунту і переходять з фільтраційними водами до підземних і поверхневих джерел водопостачання. Це ж саме можна сказати і про мікроелементи Сu, Zn, В, Мо, Мn, які разом з мінеральними добривами вносяться у грунт, а далі надходять у фільтраційні води.

Для удобрення ріллі часто застосовують такі відходи промислового виробництва, як осад стічних вод, фосфогіпс, сапропелі та інші речовини. Більшість з таких відходів мають у своєму складі важкі метали та токсичні речовини. Наприклад, піритні недогарки, що використовуються як мідні додатки, містять у своєму складі 40-63 % заліза, 1-2 % сірки, 0,47 % міді, 0,42-1,35 % цинку, 0,32-0,58 % свинцю та інші метали. Широко застосовуваний у сільському господарстві фосфогіпс містить 70-75 % сульфату кальцію, 2-5 % фосфору, 2,5 % заліза та алюмінію. Навіть такі природні добрива, як сапропелі, які видобуваються із заболочених місць, можуть призводити до забруднення грунту і грунтових вод кадмієм та іншими важкими металами.

Навколо великих міст і населених пунктів на значних площах ріллі застосовують осад стічних вод. До його складу входить близько 77 % органічних речовин, 1,1 % рухливого фосфору, 0,3 % кадмію та інші хімічні елементи. Розрахунки показують, що при внесенні на поля 25 т/га (норма) осаду стічних вод з ним надходить екологічно небезпечна кількість кадмію, що дорівнює 5 мг/кг грунту.

Для боротьби з сільськогосподарськими шкідниками застосовують різні за своїм складом хлорорганічні та фосфорорганічні пестициди, мідьмісткі отруйні сполуки для обробки садів та виноградників, інші отрутохімікати.

Усі вони фільтруються на оброблюваних землях і надходять у грунтові води. Особливо небезпечним для водойм і водотоків є порушення технологіч­них процесів їх застосування. Непоодинокими є випадки масового отруєння риби у водоймах, розташованих за десятки кілометрів від місць складування хімічних добрив і отрутохімікатів у непристосованих приміщеннях або просто під відкритим небом у незахищених від опадів місцях. Механізм таких негативних наслідків в усіх випадках один - це надходження розчинних хімічних речовин з підземним стоком або поверхневим змивом у водотоки. По них вони надходять до малих, середніх і навіть великих річок. Саме внаслідок антропогенної евтрофікації та хімізації ріллі виникає її негативний вплив на річкові системи.

На відміну від водосховищ і озер, евтрофікація малих річок не завжди призводить до “цвітіння” води, а до заростання русел і плесів вищою водяною рослинністю. В річкових екосистемах, навіть при уповільнені стоку річки, зберігається певна швидкість течії, що не дає можливості розвиватися синьозеленим водоростям, тому весь біогенний стік перехоплюється як зануреними, так і напівзануреними водяними рослинами.

В руслових ставах на малих річках, незважаючи на лентичний характер їхніх екосистем, інтенсивного “цвітіння” також не буває внаслідок розвитку макрофітів як вздовж русла основної річки, так і по берегах, хоча в складі фітопланктону деякі види синьозелених водоростей можуть бути присутні і навіть домінувати.

Негативно впливає на якість води в малих річках випасання худоби та зимове стійлове утримання у тваринницьких комплексах. Великі маси гною, які вивозяться на поля і городи, забруднюють не тільки грунтові, але й поверхневі води. Особливо загрозливих масштабів це набуває в районах розміщення великих тваринницьких комплексів. Технологія безпідстилочного вирощування тварин у таких комплексах передбачає змивання місць їх утримання. Великі маси змитої води, забрудненої висококонцентрованими органічними речовинами, подаються на поля зрошення. Саме вони є джерелом поповнення підземних горизонтів водою низької якості та тих річкових систем, які розташовані у таких басейнах.

Вплив промислових підприємств та міських агломерацій на стан малих річок

Найбільшим забруднювачем малих річок є житлово-комунальне господарство і промислові підприємства. В середньому добове споживання мільйонного міста становить близько 625 тисяч т води, 2 тис. т продуктів харчування, 9,5 тис. т пального. При цьому у навколишнє середовище викидається без необхідної очистки і обробки до 500 тис. т рідких, 2 тис. т твердих і 950 т газоподібних відходів. Усі вони забруднюють навколишнє середовище. Але найбільший негативний вплив зазнають річкові системи, до яких у великих містах часто надходять забруднені стоки у кількості, що перевищує їх природний стік. Зростання населення великих міст відбувається з такою швидкістю, що комунальне господарство не встигає забезпечувати будівництво очисних споруд в необхідному об’ємі.

Не набула достатніх масштабів і переробка твердих відходів шляхом високо- або низькотемпературного нагрівання (піролізу) без доступу кисню. Такий же стан і з переробкою відходів великих міст методом компостування. Тому сміттєзвалища є характерною ознакою пейзажів приміських зон. Під час дощів або танення снігу з них стікають потоки брудних вод, які потрапляють до річкових систем або фільтруються в грунтові води.

Одним з найбільших забруднювачів довкілля є паливно-енергетичний комплекс, до якого належить вугільна, нафтопереробна промисловість, електроенергетика, виробництво і транспортування нафти і газу. Досить лише нагадати, що при видобутку вугілля в Донецькій і Луганській областях на поверхню виносяться мільйони тон порожньої породи, яка утилізується в хвостосховищах. Одночасно відкачуються великі об'єми високомінералізованих шахтних вод, які забруднюють поверхневі і грунтові води різними солями. Серйозною залишається проблема мінералізованої води на підприємствах, що забезпечують видобуток залізної руди біля Кривого Рогу. Ступінь мінералізації таких вод у 10 разів перевищує мінералізацію морської води. Потрапляючи з поверхневим і грунтовим стоком у річки, вони навіть змінюють клас води.

Стічні води промислових підприємств, що переповнюють. ставки-відстійники, несуть постійну загрозу забруднення грунтових вод важкими металами і радіонуклідами.

З цього можна зробити висновки, що водозбірна площа річкових систем постійно знаходиться під впливом рідких, газоподібних і твердих відходів. Промислові підприємства зосереджені у великих містах. Саме вони, поряд із комунально-побутовими підприємствами, визначають ступінь навантаження на водотоки міських агломерацій.

Практично у кожному великому місті України протікає одна, а то і більше малих річок. Так, у Києві до таких річок належать Либідь, Сирець, Віта, Нивка, у Чернігові - р. Стрижень, у Харкові - Лопань, Уж, у Львові - р. Полтва.

Саме на прикладі р. Полтва ми і розглянемо вплив великого міста на екосистему однієї з таких малих річок.

Для міста Львова характерний концентричний тип забудови. Із збільшенням розмірів міста не лише змінювались його соціальні, економічні та гідрокліматичні умови, але й розміри та стан водозбірної площі. Місто, у якому зараз проживає понад 800 тис. жителів (6500 осіб на 1 км² площі), було засноване в 1256 р. на правому березі р. Полтви. В кінці XIV ст. його площа становила 31 га, 98,7 % якої займали зелені насадження. До 1932 р. площа міста зросла у 71 раз, і воно повністю охопило територію природного водозбору річки або 2200 га. Подальше розростання міста призвело до того, що водозбірна площа перетворилась у збірник промислового, комунально-побутового і просто міського (за рахунок змиву з вулиць) бруду.