Характеристика и оценка экологического состояния водных объектов г. Воронежа

2.5.2. Состояние водной среды, анализ использования Воронежского водохранилища

2.5.2.1. Характеристика и  оценка экологического состояния  водных объектов г. Воронежа

Основными водными объектами  г. Воронежа и его пригородной зоны являются Воронежское водохранилище, р.р. Дон и Усмань. Расположение этих водоемов в сильно урбанизированном регионе обусловливает относительно высокий уровень загрязнения воды, низкую гигиеническую безопасность. 

Карта-схема водных объектов города с указанием основных источников негативного воздействия представлена на рис. 2.5.2.1.

Самым крупным и значимым водным объектом в г. Воронеже является Воронежское водохранилище.  Водохранилище занимает в городе срединное положение (см. рис. 2.5.2.1) и принимает основной объем  выпуска поверхностных стоков. В водохранилище осуществляется также сброс хозяйственно-бытовых стоков,  образующихся в левобережной части Воронежа.

Реки Дон и Усмань протекают в окраинных районах  города,  ограничивая его территорию с запада и востока.  При этом р. Дон является приемником хозяйственно-бытовых стоков правобережной части города (см. рис. 2.5.2.1).  Река Усмань, протекающая в районе границы города в левобережной части Воронежа, менее подвержена риску загрязнения в результате поступления промышленных и бытовых стоков.

Воронежское водохранилище образовалось в 1972 г. за счет перекрытия р. Воронеж. Гидротехнические сооружения гидроузла, обеспечивающие уровень воды в водохранилище, находятся в створе п. Шилово Советского района города.  

Река Воронеж – левый приток р. Дон, протяженность реки – 331 км, площадь водосбора составляет 21570 км2. В черте города река протекает в ассиметричной долине, правый склон ее высокий и крутой, изрезанный глубокими оврагами и балками, левый – выположенный. Река только до с. Чертовицы характеризуется естественным режимом, а на территории г. Воронежа она зарегулирована Воронежским водохранилищем .  Ниже гидроузла река протекает в естественном русле. Таким образом,  единственный не зарегулированный участок р. Воронеж в  черте городского поселения находится  между выпуском водохранилища и устьем реки, а его протяженность составляет  4,6 км.

По своим  морфологическим характеристикам Воронежское водохранилище представляет собой мелководный водоем руслового типа с замедленным водообменом, полным отсутствием регулирующей емкости   и практически постоянным уровнем воды.

Основные проектные параметры водохранилища:

  • длина - 35 км,
  • средняя ширина - 2 км,
  • максимальная ширина - 2,5 км,
  • площадь водного зеркала - 70 км2,
  • объем воды  при нормальном подпорном уровне (НПУ) -204,0 млн. м3;
  • средняя глубина - 2,9 м;
  • площадь мелководья с глубиной до 10 м - 20 км2;
  • протяженность береговой линии - 85 км.

В настоящее время водохранилище изменило свои размеры и характеристики по сравнению с проектными: при сокращении площади водоёма происходит увеличение его средней глубины.   За годы эксплуатации водохранилища уменьшились площадь водного зеркала  - до 59,9 км2, средняя  глубина увеличилась до 3,3 м, при этом максимальная глубина достигла 19,4 м.  В результате объем воды при НПУ уменьшился по сравнению с проектным незначительно – до 199,3 млн. м3.

Водохранилище перегорожено в четырех местах высокими дамбами с мостовыми переходами. Эти сооружения существенным образом влияют на гидрологический, гидробиологический и метеорологический режимы водоёма.  Водохранилище состоит из четырех достаточно обособленных частей (плёсов), соединенных между собой в местах мостовых переходов короткими и узкими протоками.

Морфологические характеристики частей Воронежского водохранилища представлены в табл. 2.5.2.1.

Таблица 2.5.2.1.

Морфологические характеристики участков Воронежского водохранилища

№ п/п

Наименование
участка

Площадь зеркала, км2

Объем, млн м3

Средняя глубина, м

Проект

Факт

Проект

Факт

Проект

Факт

1.

От плотины до Вогрэсовского моста

25,8

25,6 (-0,8 %)

103,8

104,9 (+1 %)

4,0

4,1

2.

От до Вогрэсовского моста до Чернавского моста

6,5

4,7 (-28 %)

19,5

20,4 (+4,5 %)

3,0

4,3

3.

От Чернавского моста до железнодорожного моста

11,4

8,4 (-26 %)

30,2

33,8 (+12 %)

2,6

4,0

4.

От  железнодорожного моста до Чертовицкого моста

26,3

21,2 (-19,5%)

50,7

40,2 (-21%)

1,9

1,9

5.

ВСЕГО: по водохранилищу

70,0

59,9 (-14,5 %)

204,0

199,3 (-2,3 %)

2,9

3,3

Воронежское водохранилище испытывает сильную техногенную нагрузку. На состав его воды сильное влияние оказывает поступление сточных вод с городской территории.

В водохранилище осуществляется выпуск  очищенных  хозяйственно-бытовых стоков  городских очистных сооружений левобережной части Воронежа, производится сброс стоков локальных очистных сооружений и условно-чистых стоков от отдельных предприятий, не подключенных к сетям коммунальной канализации.

На берегах водохранилища расположены также основные выпуски поверхностных стоков, сбрасываемых с дорожной сети, а также формирующихся на территории промышленных предприятий города. Только в период весеннего снеготаяния в водоём в зависимости от снежности зимы поступает от 30 до 70 млн. м3 талых вод, две трети из которых формируются на территории города.  Состав поверхностного  стока негативно влияет на качество воды  и процессы самоочищения в водохранилище.

Часть стока, формирующегося за счет неорганизованных выпусков с коммунальных и производственных территорий, а также при сбросе условно-чистых вод, осуществляется в р. Песчанка (см. рис. 2.5.2.1). Река Песчанка впадает в водохранилище,  характеризуется при этом небольшой протяженностью (около 4 км) и незначительными естественными расходами водотока.

Управление по охране окружающей среды г. Воронежа осуществляет контроль за загрязнением водных объектов города, соответствующие сведения  публикуются в ежегодных докладах Управления. Приведенные ниже характеристики степени загрязненности водных объектов представляют собой ежегодные данные  Управления по охране окружающей среды. 

Характеристики качества поверхностных вод Воронежского водохранилища представлены в табл. 2.5.2.2.

Таблица 2.5.2.2.

Качество поверхностных вод Воронежского водохранилища

№ п/п

Ингредиенты

ПДКрх

Концентрация загрязняющих веществ в поверхностных водах по контрольным створам, мг/дм3

Чертовицкий мост (5,5 км выше г. Во-ронежа)

2,5 км ниже г. Воронежа

7,0 км ниже г. Воронежа

1

Растворенный кислород

не менее 6,0

7,28

8,64

9,83

2

Взвешенные вещества

16,15

6,6

15,9

12,0

3

БПК5, мг О2/дм3

3,00

1,88

3,30

2,88

4

ХПК

-

17,9

26,9

22,8

5

Азот аммоний-ный

0,39

0,30

0,36

0,27

6

Нитриты

0,08

0,02

0,026

0,008

7

Нитраты

40,0

1,17

1,80

1,14

8

Фосфаты (по Р)

0,20

0,20

0,47

0,20

9

Хлориды

300,0

24,4

43,8

27,5

10

Сульфаты

100,0

67,6

64,6

64,4

11

Железо

0,10

0,18

0,10

0,06

12

Медь

0,001

0,0008

0,003

0,002

13

Цинк

0,01

0,0025

0,0035

0,0022

14

Свинец

0,006

0,0001

0,001

0,007

15

Нефтепродукты

0,05

0,21

0,44

0,25

16

СПАВ

0,10

0,01

0,19

0,06

Анализ данных, приведенных в табл. 2.5.2.2, показывает, что в створе водохранилища, находящемся в  2,5 км ниже г. Воронежа, из 16 контролируемых среднегодовых показателей имеются превышения ПДК для водных объектов  рыбохозяйственного назначения  1 категории (ПДКрх)  по 5 веществам. При этом наибольшие превышения зафиксированы по меди (3,0 ПДКрх) и нефтепродуктам (8,8 ПДКрх). Кроме того, нормативные  требования к качеству воды водных объектов нарушаются при сбросе БПК5 (1,1 ПДКрх), фосфатов (2,35 ПДКрх)  и  СПАВ (1,9 ПДКрх). Нарушение нормативов качества воды имеет место также и в следующем по течению  створе Воронежского  водохранилища, находящемся в 7 км ниже города (створ плотины гидроузла). В этом створе превышены ПДК  по меди (2,0 ПДКрх), свинцу (1,7 ПДКрх)  и нефтепродуктам (5,0 ПДКрх). В створе водохранилища, находящемся выше города, из указанных веществ имеются превышения только по железу и нефтепродуктам (1,0 – 4,0 ПДКрх), что связано с влиянием Липецкого промышленного узла.

Влияние Липецкого промышленного узла связано также с риском загрязнения   воды водоёма марганцем. Так, в 1994 г. марганец в концентрациях, превышающих нормативную, был обнаружен в 18 % проб, отобранных из водохранилища. Марганец, а также железо присутствуют в воде, в основном, в подвижной двухвалентной форме, что связано с активностью железо-, марганец- и сульфатредуцирующих бактерий.

Река Дон – типичная равнинная река, ее протяженность в пределах рассматриваемой территории – 130 км. Основной фазой водного режима реки является весеннее половодье, которое начинается в конце марта. Долина реки имеет ширину от 1,0 до 4,0 км. Русло реки извилистое, с частыми меандрами. В речных извилинах – малая глубина, небольшая скорость течения, что приводит к заиливанию русла и образованию перекатов глубиной до 1м. Максимальная скорость течения равна 0,5-0,4 м/с. На всей территории города река судоходна. На гидрологический режим р. Дон оказывает большое влияние хозяйственная деятельность человека. За период с 1960 года естественные водные ресурсы Дона за счет хозяйственной деятельности уменьшилась на 20%.

Дон является приемником сточных вод после городских очистных сооружений хозяйственно-бытовых стоков  правобережной части Воронежа. При этом непосредственно выпуск этих стоков осуществляется в руч. Песчаный Лог,  который является притоком Дона 1-го порядка (см. рис. 2.5.2.1.). Ручей характеризуется небольшой протяженностью (3,5 км) и незначительными естественными расходами водотока.

Характеристики качества поверхностных вод р. Дон представлены в таблице 2.5.2.3. Характеристики качества поверхностных вод в реке приводятся по створам, находящихся выше по течению г. Воронежа  (створ в районе г. Семилуки) и ниже городской черты (створ с. Малышево).

При контроле среднегодовых показателей качества воды в р. Дон в створе ниже г. Воронежа имеются превышения нормативных показателей качества для водных объектов рыбохозяйственного назначения по взвешенным веществам (1,2 ПДКрх), железу (1,2 ПДКрх) и нефтепродуктам  (3,4 ПДКрх). При этом в фоновом створе, находящемся за пределами влияния городских источников (створ в 1,5 км выше г. Семилуки), превышение отмечается  только по нефтепродуктам (1,8 ПДКрх).

Таблица 2.5.2.3.

Качество поверхностных вод р. Дон

№ п/п

Ингредиенты

ПДКрх

Концентрация загрязняющих веществ в поверхностных водах по контрольным створам, мг/дм3

с. Малышево

1,5 км выше
г. Семилуки

1

Растворенный кислород

не менее 6,0

9,73

9,94

2

Взвешенные вещества

12,55

14,7

12,3

3

БПК5, мг О2/дм3

3,00

2,35

1,66

4

ХПК

-

18,1

14,2

5

Азот аммоний-ный

0,39

0,23

0,07

6

Нитриты

0,08

0,038

0,010

7

Нитраты

40,0

1,98

1,13

8

Фосфаты (по Р)

0,20

0,104

0,06

9

Хлориды

300,0

20,5

18,2

10

Сульфаты

100,0

70,9

67,6

11

Железо

0,10

0,12

0,08

12

Медь

0,001

0,0007

0

13

Цинк

0,01

0,002

0,0004

14

Свинец

0,006

0,006

0,002

15

Нефтепродукты

0,05

0,17

0,09

16

СПАВ

0,10

0,02

0,0

Река Усмань – левый приток р. Воронеж. Ее длина 151 км, площадь водосброса – 2840 км2; 10% площади водосброса занимают леса, около 2,5% – болота. Уклон реки небольшой – 3 см на 1 км. Годовой режим уровней воды реки определяется характером ее питания, который в свою очередь зависит от количества осадков и их сезонного распределения. Зимнее снегонакопление в условиях сильного промерзания почвы обеспечивает обильную отдачу воды. Это способствует формированию высокого и продолжительного половодья. Средний уровень подъема воды составляет 20 см/сут, наибольший – 80 см/сут. Средняя продолжительность половодья составляет 40 дней, наибольшая – 55 дней.

В районе течения р. Усмань в черте г. Воронежа отсутствуют крупные промышленные предприятия и жилые массивы. Вместе с тем, возможно поступление в реку загрязненных стоков от индивидуального сектора и дорожной сети. 

Помимо крупных водных объектов на территории  города имеется ряд небольших пойменных озер, которые располагаются, как правило, в границах водоохранных зон более крупных водных объектов (Воронежского водохранилища,  р. Дон). Основной риск загрязнения поверхностных вод озер связан с поступлением поверхностного стока.  В процессе разработки и реализации генерального плана необходимо предусмотреть мероприятия по контролю качества воды  р. Усмань и  пойменных озер.