Стратегия эффективного и неразрушительного для природной среды водопользования диктует и тактику современной водохозяйственной деятельности: научное обоснование и долгосрочное прогнозирование водного хозяйства города, области, региона и связанных с этим изменений в природной среде; оптимальное планирование и последовательное осуществление разумного водохозяйственного строительства; системный подход к решению вопросов. Значительную и весьма положительную роль в осуществлении этих задач играют математическое моделирование, мониторинг и прогнозирование.

3. Характеристика водных объектов Челябинской области и источники их загрязнения

По территории Челябинской области протекает 3602 реки общей протяженностью 17,925 тыс. км, находится 467 прудов и водохранилищ, 3170 озер общей площадью 2125 км² (из них 1340 учтенных озер общей площадью водной поверхности свыше 1500 км²), принадлежащих бассейнам Каспийского моря (реки бассейнов Камы и Урала) и Карского моря (бассейна р. Тобол).

Среднегодовой объем стока по области относительно мал и составляет всего 6,34 км³, а в маловодный год 95-процентной обеспеченности он снижается в 2,5 раза – до 2,56 км³. На бассейн р. Тобол приходится 19 %, на бассейн р. Урал – 10 %, на бассейн р. Кама – 71 % всего стока. Основная часть стока (до 85 %) приходится на период весеннего половодья. Pеки в большинстве маловодны. Из пpотекающих по территории области 3602 pек 90 % относятся к очень малым, длиной менее 10 км.

Более половины рек (55 %) приходится на западную горную часть области, где протекают реки бассейна Камы: Уфа, Ай, Юрюзань, Сим и др. со своими притоками.

На территории Челябинской области расположено 3170 озер общей площадью 2125 км² (из них 1340 учтенных озер общей площадью водной поверхности свыше 1500 км²). При этом в бассейнах рек Урала и Камы озера очень немногочисленны. Большая часть озер (среди них 12 крупных с площадью зеркала не менее 25 км²) расположена в бассейне Тобола, в основном это небольшие водоемы, занимающие бессточные впадины. Вообще многочисленные озера области невелики (свыше 90 % озер имеют площадь зеркала менее 1 км²). Наиболее крупные – Увильды (68,1 км²), Уелги (60,3 км²), Шаблиш (32,0 км²), Иткуль (30,1 км²), Тургояк (26,4 км²), Тишки (25,5 км²), Синара (24,4 км²), Б. Куяш (24,1 км²), Смолино (21,7 км²), Таватуй (21,2 км²). Сложная физико-географическая обстановка на территории Южного Урала способствует значительным вариациям минерализации озерных вод и, следовательно, неравноценности многих озер как объектов водопотребления. В горно-лесной зоне распространены пресные озера с минерализацией от 25 до 400 мг/л, т.к. в этой зоне достаточное увлажнение, а подстилающие горные породы малорастворимы. Они имеют высокую прозрачность, служат излюбленными объектами рекреации, некоторые из них (Увильды, Тургояк, Б. Кисегач, Иткуль и др.) объявлены памятниками природы и входят в курортные зоны федерального значения. В лесостепной и степной зонах минерализация озерных вод в результате недостаточного увлажнения и засолености почвогрунтов достигает от 400 до 6000 мг/л. Некоторые из таких озер (Смолино, Горькое, Сладкое, Б. Шантропай и др.) также являются памятниками природы, т.к. их воды и донные отложения (грязи) имеют высокое бальнеологическое значение.

По состоянию на 01.01.06 на территории Челябинской области учтено 467 гидротехнических сооружений (ГТС) – прудов и водохранилищ, из них поднадзорных Управлению Росприроднадзора – 460, в т.ч. 455 ГТС прудов-водохранилищ и пять накопителей жидких отходов. Подавляющая часть ГТС расположена в бассейне Тобола – 351 объект.

Водохранилищ объемом свыше 10 млн м3 – 32, или около 5 % от общего количества сооружений. Их общий объем 3,3 км³, или 60 % зарегулированного стока. Водохранилища, в основном, многолетнего регулирования, комплексного назначения, предназначены для водоснабжения крупных промузлов и населенных пунктов и для срезки пиков паводков и половодий.

Водохранилищ единичной емкостью от 500 тыс. м³ до 10 млн м³ – 157, или 30 % гидротехнических сооружений. Из общего количества прудов и водохранилищ 279, или более 60 % – сельскохозяйственного назначения единичной емкостью менее 500 тыс. м³. 30 ГТС относятся к категории прудов-накопителей, шламохранилищ, хвостохранилищ.

Ввиду многочисленности и разнообразия водных объектов на территории Челябинской области значительная их часть в разное время получила статус особо охраняемых природных территорий (ООПТ), памятников природы регионального значения. Всего на территории области находится 67 водоемов-ООПТ, это, главным образом, объекты естественного происхождения (крупнейшие озера, реки), однако некоторые из ООПТ относятся к категории гидротехнических сооружений и могут рассматриваться также как памятники материальной культуры.

Главнейшие водные объекты, имеющие статус ООПТ – озера Увильды (крупнейшее озеро области, глубокий олиготрофный водоем с чистой водой, имеющий важное рекреационное и научное значение, в т.ч. для сохранения биоразнообразия), Иткуль (рекреационное и научное значение), Большой Шантропай (рекреация, бальнеология), Аракуль (рекреация), Серебры (научное значение), Тургояк (рекреационное и научное значение), Большой Еланчик (рекреация), Кара-Чура (сохранение биоразнообразия водоплавающих птиц), Сладкое (бальнеология), Смолино (рекреация, научное значение, сохранение биоразнообразия), Еловое (рекреация), Большой Кисегач (рекреация), Горько-Соленое (бальнеология) и другие; водохранилища Аргазинское (представляет интерес как крупнейший водоем области, источник питьевого водоснабжения Челябинска, важный объект научных исследований в области гидрологии и гидробиологии), Иремельское (источник водоснабжения г. Миасса), Киалимское (источник водоснабжения гг. Миасса и Карабаша); пруды-водохранилища Миньярский и Симский (рекреация, научное и историко-культурное значение, сохранение биоразнообразия); реки Куштумга, Большой Киалим, Атлян, Ай, Шумга, Аша и другие, имеющие большое значение для развития туризма ввиду высокого рекреационного, эстетического значения.

Оценка вклада хозяйственных комплексов

Водные ресурсы Челябинской области используют более 800 предприятий, организаций и учреждений. Объем использования воды составляет немного более 9 млрд м³ в год и зависит как от состояния самих водных ресурсов в разные годы, так и от развития систем водоснабжения, в т.ч. оборотного и повторного, состояния промышленных предприятий, потерь при транспортировке и т.д. В 2000–2003 гг. водоиспользование было относительно стабильным на уровне около 9 млрд м³ в год, начиная с 2004 г. объемы резко выросли на 600–700 млн м³ в год, что, связано, очевидно, с общим ростом промышленного производства и ЖКХ. Это доказывается тем, что забор воды как из поверхностных, так и подземных источников в области неуклонно снижается, а объем расходов в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения возрастает.

К сожалению, в области еще весьма велики потери при транспортировке воды, связанные с общим неудовлетворительным состоянием водоводов и коммуникаций водопотребителей. Потери составляют около половины объема всего безвозвратного водопотребления из водных ресурсов области и многолетняя динамика этих величин имеет синхронный характер. Остальная часть безвозвратного водопотребления в значительной степени (до 90 %) зависит от роста объемов использования воды в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.

Главным образом используются поверхностные водные объекты, объем забора из них достигает 80 %, остальное дают подземные воды.

Например, в 2005 г. забрано для использования 961,49 млн м³, в т.ч. из поверхностных водных объектов – 766,84 млн м³, из подземных водных объектов – 194,65 млн м³.

Как подземные, так и поверхностные водные ресурсы используются на следующие цели:

– на хозяйственно-питьевые нужды;

– на производственные нужды;

– на нужды сельскохозяйственного водоснабжения и регулярного орошения.

Использование воды в 2005 г. составило 796,07 млн м³, в т.ч.:

– на хозяйственно-питьевые нужды – 355,70 млн. м³;

– на производственные нужды – 389,16 млн м³, из них воды питьевого качества – 86,29 млн м³ (в отдельные годы объем водопотребления промышленностью области превышает 400 млн м³);

– на нужды сельхозводоснабжения – 15,59 млн м³;

– на нужды регулярного орошения – 5,93 млн м³. Следует отметить, что при достаточном количестве осадков потребление воды сельским хозяйством в 2005 г. было сравнительно низким и в отдельные годы может увеличиваться по отношению к приведенной цифре в 2–2,5 раза.

Промышленность области является основным потребителем воды, и уровень потребления зависит как от ввода в действие новых производственных мощностей, так и от режима экономии воды и организации приборного учета на предприятиях. Данное обстоятельство следует особенно отметить как положительное явление последних лет, т.к. несмотря на примерно стабильную цифру водопотребления в разные годы (на уровне около 390 млн м³ в год), промышленность постоянно уменьшает сброс сточных вод в поверхностные водные объекты (например, в 2004 г. – на 143 млн м³). Это означает, что рост водопотребления при вводе новых производственных мощностей в большой степени компенсируется его экономией на действующих объектах. Помимо непосредственного сохранения водных ресурсов, уменьшение сброса сточных вод улучшает экологическую обстановку в водоемах Челябинской области.

Основным потребителем воды в промышленности является черная металлургия – одна из главнейших отраслей экономики Челябинской области. На ее долю приходится свыше 60 % использованной воды. Свыше 20 % приходится на долю электроэнергетики, машиностроения и металлообработки, еще около 5 % – цветной металлургии. Остальные 15 % потребляют лесная, деревообрабатывающая промышленность, производство стройматериалов, пищевая, топливная и др. отрасли.

Вторым основным водопотребителем водных ресурсов Челябинской области является жилищно-коммунальное хозяйство. В этой сфере также наблюдается положительная тенденция снижения объемов водопотребления. Она связана со следующими обстоятельствами:

– снижение объемов реализации воды в жилом секторе за счет установки приборов учета;

– сокращение водопотребления бюджетными организациями за счет установки водосчетчиков и введения режима жесткой экономии воды.

Таким образом, введение приборов учета привело к очень существенной экономии водных ресурсов и является исключительно положительным явлением в водопотреблении.

Объем оборотного и повторно-последовательного водоснабжения по Челябинской области составляет в настоящее время 8228,73 млн м³. Следует отметить как положительный факт неуклонный рост расходов воды в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения, что является тенденцией к экономии водопотребления и приводит к важному результату – водоотведение в поверхностные водные объекты в Челябинской области неуклонно снижается, в т.ч. и загрязненных вод.

Данная зависимость подтверждается высокой степенью коррелированности динамик оборотного и повторно-последовательного водоснабжения (ОППВ) и сброса загрязненных вод – корреляция Пирсона r = 0,94 (p<0,05, анализируемые величины распределены нормально).

Таким образом, можно считать обоснованным, что дальнейшее внедрение и развитие систем оборотного и повторно-последовательного водоснабжения не только экономит водные ресурсы области, но и приводит к оздоровлению экологической ситуации на водных объектах.

Отбор воды на нужды сельского хозяйства относительно невелик и продолжает неуклонно снижаться. Данное явление связано как с общей высокой влагообеспеченностью последних лет, так и с депрессией, переживаемой сельским хозяйством области. Особенно следует остановиться на снижении затрат на регулярное орошение, которое в предыдущие годы показало низкую эффективность, связанную с неразработанностью технологий эксплуатации орошаемых земель. Примерно 20 % таких земель подвергается засолению и осолонцеванию почв, на большинстве орошаемых участков происходит деградация гумусового слоя. Урожайность орошаемых земель стабилизируется на невысоком уровне и они являются нерентабельными.

Рассматривая зональность использования водных ресурсов, нужно отметить ведущую роль озер и рек (с водоохранилищами) бассейна р. Тобол в водообеспечении Челябинской области. Из данного бассейна забирается до 60 % всех поверхностных вод, идущих на водоснабжение, на водоемы бассейнов рек Камы и Урала приходится примерно по 20 %. Относительно слабое развитие гидрографической сети в бассейне Урала, малая обеспеченность осадками и высокая минерализация приводят к увеличенному потреблению подземных вод в южной части Челябинской области – они составляют в бассейне Урала до 50 % от объема забираемых поверхностных вод, а всего составляют до 50 % всех используемых в области подземных водных ресурсов.

4. Регулирование, использование и охрана водных ресурсов

Общий объем сброса сточных и транзитных вод по области в 2005 г. составил 799,80 млн м³, что на 68,47 млн м³ больше, чем в предыдущем году, в т.ч. по приемникам стоков:

– в поверхностные водные объекты – 666,64 млн м³ сточной воды и 110,85 млн м³ транзитной воды;

– в подземные водные объекты – 0,01 млн м³;

– в накопители, поля фильтрации, рельеф местности – 22,30 млн м³.

Сброс массы загрязняющих веществ сократился в 2005 г. по сравнению с 2004 г. по следующим ингредиентам: по взвешенным веществам – на 1040,0 т, по сухому остатку – на 15500,0 т, по хлоридам – на 4380,0 т, по цинку – на 8,84 т, по никелю – на 2,18 т и т.д.

Отмечается увеличение сброса массы загрязняющих веществ по следующим ингредиентам: по азоту аммонийному – на 383,27 т, по нитратам – на 1038,83 т, по железу – на 5,86 т, по алюминию – на 10,65 т, по роданидам – на 3,02 т и т.д.

Водоотведение

Водоотведение в Челябинской области неуклонно снижалось до 2005 г., а в 2005 г. выросло на 68,47 млн м³. При этом следует отметить, что сброс вод в поверхностные водные объекты продолжал уменьшаться. Это означает, что наметилась положительная тенденция к использованию накопителей, полей фильтрации и др. специальных гидроинженерных сооружений для приема сточных вод. Тем не менее, водоотведение в поверхностные водные объекты продолжает играть основную роль и водоемы области по-прежнему служат резервуарами сточных вод.

К сожалению, наряду с положительной тенденцией снижения объемов водоотведения наблюдается и крайне отрицательная – в сбрасываемых водах снижается доля нормативно-чистых вод за счет увеличения вклада недостаточно очищенных и неочищенных вовсе.

В области действуют 178 очистных сооружений со сбросом в поверхностные водные объекты, в т.ч. по бассейнам рек: Тобол – 115, Волга – 55, Урал – 8.

Из 178 очистных сооружений: