Методология управления геохимическим балансом водосборов на территории Западной Сибири

Abstract

Актуальность определяется наличием нерешенных вопросов оценки состояния водных объектов, их долгосрочного прогноза, нормирования антропогенных воздействий, очистки сточных вод и рекультивации водных объектов в Западной Сибири. Цель: разработка методологии управления геохимическим балансом водных экосистем Западной Сибири в различных природных и антропогенных условиях. Методы: ландшафтно-геохимический, географо-гидрологический, статистические методы, методы математического моделирования водного стока и химического состава вод. Результаты и выводы. Предложена методология управления геохимическим балансом водосборной территории, заключающаяся в: 1) оценке состояния водных объектов, тенденций его изменения и антропогенного влияния; 2) построении комплекса математических моделей, описывающих формирование водного стока и химического состава вод; 3) разработке мероприятий, позволяющих минимизировать антропогенное влияние на водные объекты; 4) оценке эффективности водоохранных мероприятий путем сравнения результатов наблюдений и моделирования. Разработан алгоритм определения элементов геохимического баланса водосборов. Охарактеризована направленность геохимических процессов в водных объектах Западной Сибири. Сформулированы ключевые аспекты выбора методов очистки сточных вод и рекультивации нарушенных земель. Показано, что строительство очистных сооружений целесообразно, если сброс неочищенных сточных вод составляет более 5 % от стока в замыкающем створе. Оптимальная структура очистки сточных вод предполагает широкое использование отстойников и сооружений биологической очистки с естественной аэрацией, которые рекомендуется совместить с естественными понижениями рельефа в долинах рек или внутри болот при условии инженерной защиты территории. Рекультивация может считаться эффективной, если разница между значениями элементов баланса до нарушения и после рекультивации не превышает 20 %.

Relevance of the research is determined by a plenty of unresolved issues on estimation of water bodies condition and their long-term forecast, normalization of anthropogenous influences, sewage treatment and restoration of water bodies. The aim of the research is to develop a methodology for management of geochemical balance of water ecological systems in Western Siberia in various natural and anthropogenous conditions. Methods: landscape and geochemical, geographical and hydrological, statistical methods, methods of mathematical modelling of a water flow and chemical composition of waters. Results and conclusions. The authors have proposed the methodology of management of river basin geochemical balance. It consists in: 1) estimation of of water bodies condition, tendencies of its change and anthropogenous influence; 2) construction of a complex of mathematical models describing water runoff formation and chemical composition of waters; 3) development of the actions, which allow minimizing anthropogenous influence on water bodies; 4) estimation of water-security actions efficiency by comparison of results of observations and simulating. The authors developed the algorithm for defining the elements of geochemical balance of river basins and characterized the orientation of geochemical processes in water bodies in Western Siberia. The key aspects of a choice of methods of sewage treatment and restoration of the broken areas are formulated. It is shown that construction of treatment facilities is reasonable if dump of the crude sewage makes more than 5 % from a runoff in closing section. The optimum structure of sewage treatment assumes wide use of sediment basins and constructions of biological clearing with natural aeration which are desirable for combining with natural downturn of a relief in river valleys or inside bogs for condition of engineering protection of territory. Restoration can be considered effective if the difference between values of elements of balance before infringement and after restoration does not exceed 20 %.