Статья: Влияние поверхностного стока урбанизированных территорий на химический состав коллекторно-сбросных вод

Влияние поверхностного стока урбанизированных территорий на химический состав коллекторно-сбросных вод

С.М. Васильев

Целью исследований являлось изучение влияния поверхностного стока урбанизированных территорий на химический состав коллекторно-сбросных вод Семикаракорского филиала федерального государственного бюджетного учреждения «Управление «Ростовмелиоводхоз». Развитие дренажных систем на орошаемых землях не только сыграло положительную роль, создав благоприятные условия для повышения продуктивности почв, но и способствовало возникновению проблем с поступающими коллекторно-дренажными водами, так как они являются одним из источников поступления солей и загрязнений в реки и водоприемники. Коллекторно-дренажные и водосборно-сбросные сети постройки 1970-1990 гг. в силу хозяйственно-экономических отношений, сложившихся в период проектирования, строительства и эксплуатации дренажных систем, включающих в себя элементы рельефа, не рассматривались как источники поступления загрязнений в реки и водоприемники. Вопросы очистки сбросных вод и соответствия их фону водоприемника не ставились. Установлено, что активная хозяйственная и мелиоративная деятельность, применение минеральных удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве, развитие урбанизированных территорий повлекли за собой повышение предельно допустимых концентраций химических элементов в дренажно-сбросных водах. Содержание загрязняющих веществ в сбросных и дренажных водах принципиально неоднородно по своему качественному и количественному составу. Сезонная периодичность колебания загрязняющих веществ в сбросных и дренажных водах на территории юга Ростовской области свидетельствует о преобладании естественных факторов в формировании внутригодового режима.

Ключевые слова: коллекторно-сбросные воды, предельно допустимые концентрации химических элементов, водоприемники, дренажные системы на орошаемых землях.

The aim of the research was to study the effect of the surface runoff of urbanized areas on the chemical composition of the collector-waste waters of the Semikarakorsk branch of the federal state budgetary institution “Rostovmeliovodkhoz”. The drainage systems development on irrigated lands not only played a positive role, having created favorable conditions for increasing soil productivity, but also caused the issues with incoming collector-effluent waters, as they are one of the sources of salt and pollution to rivers and inlets. The collector-drainage and watershed networks built in 1970-1990 due to economic relations that were developed during the period of designing, constructing and operating the drainage systems including relief elements were not considered as sources of pollution to rivers and water inlets. The issues of wastewater treatment and their correspondence to the water intake background were not raised. It was found that the active economic and meliorative activity, the use of mineral fertilizers and pesticides in agriculture, the development of urbanized areas led to an increase of the maximum permissible concentrations of chemical elements in drainage-waste waters. The content of pollutants in waste and drainage waters is crucially heterogeneous in its qualitative and quantitative composition. Seasonal periodicity of pollutants fluctuations in waste and drainage waters on the territory of the south of Rostov region indicates the natural factors prevalence in intra-annual regime formation. сбросный дренажный вода коллектор

Key words: collector-waste waters, maximum permissible concentrations of chemical elements, water inlets, drainage systems on irrigated lands.

Развитие дренажных систем на орошаемых землях не только сыграло положительную роль, создав благоприятные условия для повышения продуктивности почв, но и способствовало возникновению проблем с поступающими коллекторно-дренажными водами, так как они являются одним из источников поступления солей и загрязнений в реки и водоприемники. Дренажно-сбросные воды представляют собой смесь грунтовых (дренажных) и поверхностных (сбросных поливных и стока атмосферных осадков) вод, отводимых за пределы орошаемых земель и водосборных площадей системой дрен и коллекторов.

Коллекторно-дренажные и водосборно-сбросные сети постройки 1970-1990 гг. в силу хозяйственно-экономических отношений, сложившихся в период проектирования, строительства и эксплуатации дренажных систем, включающих в себя элементы рельефа, не рассматривались как источники поступления загрязнений в реки и водоприемники. Вопросы очистки сбросных вод и соответствия их фону водоприемника не ставились.

Строительство крупных водохранилищ и оросительных систем, прокладка новых автомобильных и железных дорог, активная хозяйственная и мелиоративная деятельность, применение минеральных удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве, развитие урбанизированных территорий повлекли за собой повышение предельно допустимой концентрации (ПДК) химических элементов в дренажно-сбросных водах [1, 2].

Так, в зоне действия водосборно-сбросной сети Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» находятся г. Семикаракорск, 10 сельских поселений, Донской осетровый завод, пруды Бакланниковского хозяйства (аквакультура), птицефабрика ООО «Белая птица», площадка для хранения и переработки птичьего навоза, принадлежащая ООО «Белая птица», свалка бытовых отходов г. Семикаракорска, автодороги с развязками Ростов - Элиста, Ростов - Волгодонск. Все эти объекты оказывают негативное влияние на химический состав поверхностного стока, который отводит в водоприемники водосборно-сбросная сеть Семикаракорского филиала. В связи с этим целью исследований являлось изучение влияния поверхностного стока урбанизированных территорий на химический состав коллекторно-сбросных вод Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз».

Материалы и методы. Для получения данных о мелиоративной обстановке на орошаемых и прилегающих к ним землях Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление Ростовмелиоводхоз» проведена гидрогеологическая «срезка» на площади 40347 га орошаемых, 725 га прилегающих и 710 га осушаемых земель. Использовались данные по 132 стационарным наблюдательным скважинам, а также по 82 временным скважинам, пробуренным ручным буром Розанова до уровня грунтовых вод (УГВ), но не более 3 м, с последующим отбором проб на химический анализ. Полевые и камеральные работы выполнены сотрудниками гидрогеолого-мелиоративного участка № 2 Ростовской гидрогеолого-мелиоративной партии (РГМП), химические анализы - специалистами лаборатории РГМП по существующим стандартным методам и методикам.

В оперативном управлении Семикаракорского филиала ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» находится семь коллекторов: Центральный сброс, Нижне-Донской КСБ (катастрофический сброс), Нижне-Донской ОСК-3 (К-3, сбросной коллектор), Нижне-Донской МКЛ-7
(межхозяйственный коллектор), БГ-МС-1 Багаевской ОС (Багаевский межхозяйственный сброс), БГ-МС-4 Багаевской ОС, Нижне-Донской ЛС-2 (линейный сброс), водоприемниками для которых являются р. Дон, Соленая, урочище Колодезьки, пруд Костылёвский, оз. Калмыцкое и ерик Бирючий. Общая протяженность коллекторно-дренажной сети составляет 214 км. Объем фактического отведения сбросных и дренажных вод по Семикаракорскому филиалу ФГБУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Объем фактического отведения сбросных и дренажных вод по Семикаракорскому филиалу

В тыс. м3

В состав Центрального сброса входят Северный МК (межхозяйственный коллектор), Центральный МК и Южный МК (рисунок 1), общая протяженность которых составляет 18,8 км. Максимальный расход 0,4 м3/с. Площадь прилегающих к коллектору территорий 8608 га. Площадь, занятая в сельскохозяйственном производстве, в зоне действия коллектора 7878 га. Водоприемником является р. Дон. Водосборная и сбросная сеть построена открытой в земляном русле.

Северный, Центральный и Южный коллекторы расположены на землях с/п Новозолотовского, площадь орошаемых земель с глубиной залегания грунтовых вод в интервале от 0 до 2 м составляет 150 га (2 %), в интервале глубин 2,0-2,5 м - 810 га (10 %), в интервале > 2,5 м - 6577 га (88 %).

Площадь с минерализацией грунтовых вод на послеполивной период 2016 г. в интервале от 0 до 3 г/л составляла 1914 га (25 %), в интервале 3-10 г/л - 5658 га (75 %).

Рисунок 1 - Схема расположения коллекторов,
входящих в состав Центрального сброса

Водопроводящая сеть Северного коллектора проходит по тальвегу балки Клешня и через балку Подпольную соединяется с Центральным коллектором. Склоны балки имеют волнистый рельеф, в понижениях которого расположены собиратели и дрены с глубиной заложения не более 2,5 м. На северном склоне в районе х. Чебачий расположено ФГБУ «Донской осетровый завод», сбросные воды которого при опорожнении прудов попадают в Северный коллектор.

Водосборно-сбросная сеть Центрального коллектора проложена по пониженным точкам рельефа пойменной террасы р. Дон. Склоны террасы имеют волнистый рельеф, в понижениях которого так же расположены собиратели и дрены с глубиной заложения не более 2,5 м.

Южный коллектор имеет незначительную протяженность. В голове коллектора расположен бассейн суточного регулирования (БСР) Семикаракорского магистрального канала (СМК), в 50 м от БСР ниже по склону находится карьер строительных материалов, который в настоящее время выполняет функции городской свалки, дрены и собиратели расположены на северном склоне от коллектора.

Нижне-Донской КСБ - гидротехническое сооружение, предназначенное для аварийного сбора оросительной воды из Нижне-Донского магистрального канала (НДМК) (рисунок 2). Протяженность Нижне-Донского КСБ составляет 5,6 км, минимальный расход канала в аварийной ситуации 7 м3/с. Площадь прилегающей к коллектору территории 809 га, площадь, занятая в сельскохозяйственном производстве, в зоне действия коллектора 759 га, годовой объем сброса 904,4 тыс. м3.

Рисунок 2 - Схема расположения Нижне-Донского КСБ

Нижне-Донской КСБ расположен на землях с/п Бакланниковского. Площадь орошаемых земель с глубиной залегания грунтовых вод в интервале 2,0-2,5 м составила 30 га (1 %), с глубиной залегания грунтовых вод в интервале > 2,5 м - 1494 га (99 %).

Площадь с минерализацией грунтовых вод на послеполивной период 2016 г. в интервале от 0 до 3 г/л составляла 19 га (1 %), в интервале 3-10 г/л - 1084 га (71 %), > 10 г/л - 421 га (28 %).

По факту КСБ реализует функции сточной канавы п. Вершинного. В 5 м от отсоса КСБ и в 100 м от магистрального канала расположено действующее кладбище п. Вершинного.

По данным предварительного визуального обследования, в Нижне-Донской КСБ осуществляется сброс промышленных стоков из прудов аквакультуры Бакланниковского хозяйства через дрену Д-2 и поверхностного стока с прилегающей территории автодороги Ростов - Элиста.

В состав Нижне-Донского МКЛ-7 входят МКЛ-7-1 и МКЛ-7-2, общая протяженность комплекса составляет 32,2 км. Максимальный расход 0,4 м3/с. Площадь прилегающих к коллектору территорий 7519 га. Площадь, занятая в сельскохозяйственном производстве, в зоне действия коллектора 6818 га. Годовой объем сброса 2841,0 тыс. м3, водоприемником является урочище Колодезьки (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема расположения Нижне-Донского МКЛ-7

Нижне-Донской МКЛ-7 расположен на землях с/п Большемечетновского. Площадь орошаемых земель с глубиной залегания грунтовых вод в интервале 0-2 м составила 565 га (10 %), в интервале глубин 2,0-2,5 м - 290 га (5 %), с глубиной залегания грунтовых вод > 2,5 м - 4716 га (85 %).

Площадь с минерализацией грунтовых вод на послеполивной период 2016 г. в интервале от 0 до 3 г/л составляет 1567 га (28 %), в интервале
3-10 г/л - 3741 га (67 %), > 10 г/л - 263 га (5 %).

Водосборно-сбросная сеть МКЛ-7-2 проходит по тальвегу балки Длинненькой и через балку Мечетную соединяется с МКЛ-7. МКЛ-7-1 через Висловский коллектор соединяется с МКЛ-7. Склоны балок имеют волнистый рельеф, в понижениях которого расположены собиратели и дрены с глубиной заложения не более 2,5 м. В 3 км от водоприемника, урочища Колодезьки, на склонах балки, по тальвегу которой проложена трасса МКЛ-7, расположены х. Маломечетный и Большемечетный, поверхностный сток которых поступает непосредственно в МКЛ-7.

Нижне-Донской ЛС-2 и Нижне-Донской ОСК-3 (К-3) расположены на землях с/п Задоно-Кагальницкого (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема расположения Нижне-Донского ЛС-2 и Нижне-Донского ОСК-3 (К-3)

Площадь прилегающих к Нижне-Донскому ЛС-2 территорий составляет 1771 га. Площадь, занятая в сельскохозяйственном производстве, в зоне действия коллектора 1199 га. Годовой объем сброса 500,0 тыс. м3. Водосборно-сбросная сеть Нижне-Донского ЛС-2 общей протяженностью коллектора 10,3 км проходит от НДМК до ерика Бальметкин, который и соединяет ЛС-2 с водоприемником р. Соленой.

Площадь орошаемых земель с глубиной залегания грунтовых вод в интервале 2,0-2,5 м составила 40 га (1 %), с глубиной залегания грунтовых вод > 2,5 м - 2308 га (99 %).

Площадь с минерализацией грунтовых вод на послеполивной период 2016 г. в интервале от 0 до 3 г/л составляла 599 га (25 %), в интервале
3-10 г/л - 1749 га (75 %).