Гідрологічна  та гідробіологічна характеристика Дніпра 
Зміст 

       Вступ

     Вода, заповнюючи  величезні впадини  на земній поверхні, утворює водну оболонку земної кулі - Світовий океан. Із загальної площі земної кулі 510 млн. км2, Світовий океан займає 361 млн.км2 або 71%, а суша - 149 млн.км2 або 29%.

     Загальний об’єм води, що міститься в Світовому  океані складає 1338  млн.км3. Якщо цей  об'єм рівномірно розподілити по земній поверхні, то вона буде покрита шаром води глибиною 2600 м.

     Запаси  прісної води складають всього 35 млн.км3 (2,52%). Із них прісні підземні води, з врахуванням запасів підземних  вод в зоні  вічної мерзлоти, складають 10,83 млн.км3 (30,96%), вода в льодовиках - 24 млн.км3 (68,7%), в озерах - 91 тис.км3 (0,25%), в болотах - 11 тис.км3 (0,03%), біологічна вода - 1,12 тис.км3 (0,003%) і води в руслах річок - 2,12 тис.км3 (0,006%) [1].

     Найбільш  доступними для використання в господарській діяльності людини є води, які протікають в руслах річок і постійно поновлюються в процесі кругообігу (в середньому для Землі кожні 17 діб). Водними ресурсами будь-якої території називаються запаси поверхневих та підземних вод. Інколи під водними ресурсами великих регіонів або окремих країн розуміють середній багаторічний стік річок цих регіонів. Середній багаторічний стік річок земної кулі складає 44,54 тис. км. Середній багаторічний стік річок України становить 87,1 км3, із них місцевий стік складає 52,4 км3

     В Україні нараховується більше 67 тисяч річок та струмків загальною  довжиною біля 248 тис. км. Із них більшість (94,4 %) водотоків коротші 10 км. Їхня загальна довжина складає 131 тис. км. Із більш  як 4 тисяч річок довжиною понад 10 км біля 73% мають довжину менше 25 км, біля 23% складають річки довжиною від 26 до 100 км і лише 3% річок мають довжину більше 100 км. Біля 96% річок мають площу водозбору до 50 км2, 3,5% - 50-500 км2 і лише 0,6% характеризуються величиною водозбору більшою за 500 км2.

     Найбільшою  річкою України є Дніпро, котрий протікає з півночі на південь  і ділить територію України на Правобережну та Лівобережну частини. Його водність складає 1663 м3/с.

     Українська  частина басейну Дніпра займає 48,6 % території країни. Басейн Дніпра має високу економічну, соціальну, природничу, історичну і духовну цінність для українського народу. Водними ресурсами власне Дніпра забезпечується близько 60% потреб України у прісній воді. В басейні Дніпра сконцентровано сотні промислових підприємств, в тому числі “брудних” (металургія, хімічне виробництво, добування руди і вугілля) і водоємних галузей (теплова і атомна енергетика) [6].

     У часи СРСР відбувалася прискорена трансформація  дніпровського регіону з аграрного  на промисловий. Грубе втручання  у природний стан басейну Дніпра викликало значні екологічні проблеми, з яких першочергового вирішення потребують наступні:

     1. Зміни гідрологічного режиму  поверхневих вод. Ці зміни пов’язані  із надмірною зарегульованістю  стоку малих і середніх річок  (стік цих річок зарегульовано на 30-70%, а подекуди – до 100%), будівництвом каскаду Дніпровських водосховищ та каналів для перекидання стоку. Широкомасштабна меліорація земель у басейні Прип’яті призвела до того, що багато річок (особливо – малих) були повністю чи частково спрямлені й каналізовані. Повне руйнування торфового шару на великих осушених територіях (більше 1 млн га) призводить до формування в басейні Прип’яті напівпустельної зони через локальні виходи на поверхню пісків, що підстеляють торфові поклади. У південних регіонах сільське господарство вимагає значних обсягів води для зрошення земель.

     2. Хімічне забруднення. Вплив хімічного  забруднення антропогенного походження  викликаний інтенсивним розвитком  промисловості, сільського господарства, урбанізацією і розвитком транспортної мережі в басейні Дніпра. Антропогенне навантаження залишається високим і, не дивлячись на деякий спад виробництва, якість води у Дніпрі не покращується. Зі стічними водами до водних об’єктів басейну надходить 900 тис. тонн забруднюючих речовин. В Україні нараховується близько 5 тис. об’єктів збереження непридатних пестицидів і агрохімікатів, розташованих переважно у сільській місцевості. В українській частині басейна Дніпра розташовано 1310 полігонів та інших місць складування чи поховання відходів. Тут також знаходиться 161 об’єкт розміщення токсичних відходів, куди звозять матеріали, що містять токсичні речовини в концентраціях, які перевищують максимально припустимі значення більш ніж у 50 разів. Незадовільним залишається стан очистки комунальних стічних вод, який посилюється внаслідок аварійного стану мереж і частих аварій. 

     3. Затоплення і підтоплення територій.  Ці явища викликаються замуленням  русел річок, руйнуванням заплавних  ділянок, вирубкою лісів та  меліоративною діяльністю. Стік Дніпра зарегульований великою кількістю водосховищ, каналів, ставків, гребель, і шлюзів (всього в басейні Дніпра створено 564 водойми). У зоні їхнього впливу сформувалися ділянки постійного підтоплення й високого стояння ґрунтових вод. Внаслідок замулення малих річок і втрати ними дренуючої здатності підтоплюється від 400 до 700 сільських населених пунктів і 60-200 тис. га сільгоспугідь. Надмірно розвинена в басейні Дніпра гірничодобувна промисловість. Її невід’ємною частиною є шламовідстійники і хвостосховища, навколо яких формуються зони підтоплення і сольового забруднення поверхневих і підземних вод.

     4. Евтрофікація (штучне підвищення  продуктивності водойми за рахунок  збільшення вмісту біогенних  (азот, фосфор) та органічних речовин). Виникла внаслідок зменшення проточності й розширення площі мілководних ділянок зумовлених побудовою каскаду Дніпровських водосховищ. Основними причинами евтрофування водойм є змив мінеральних добрив із сільськогосподарських полів та забруднення вод стоками тваринницьких комплексів. Недотримання екологічних вимог при здійсненні сільськогосподарської діяльності і несанкціонована оранка земель майже до зрізу води спричиняють змив гумусу та збільшення площі еродованих земель. 

     5. Забруднення радіонуклідами. Пов’язане,  в першу чергу, з наслідками аварії на ЧАЕС. Основними джерелами забруднення радіонуклідами є також атомні електростанції (в басейні Дніпра є 20 ядерних реакторів, 13 з яких працюють в Україні), підприємства з видобутку й переробки уранової сировини, а також об’єкти поховання радіоактивних відходів. Додатковим джерелом радіаційної небезпеки може стати побудова у Чорнобильській зоні централізованого сховища відпрацьованого ядерного палива, могильників для поховання старого палива ЧАЕС та заводів з переробки  твердих і рідких радіоактивних відходів.

     6. Зміна і втрата екосистем та  збіднення біорізноманіття. У  басейні Дніпра втрачено не  менше 80% природних екосистем.  Дніпро зберігає свій природний  стан лише на невеликих ділянках, що з’єднують водосховища. Будівництво каскаду водосховищ спричинило зміни міграційних шляхів і зменшення популяцій багатьох цінних видів риб. Меліоративна діяльність у Поліссі спричинила значну зміну природних характеристик екосистеми басейну. На цьому тлі відбулося значне збіднення біорізноманіття на території Полісся, де була втрачена низка аборигенних видів, включаючи 31 вид судинних рослин і майже 20 видів наземних ссавців.

     Актуальність  теми. Ріст населення та зростаюча господарча діяльность в басейнах річок України, інтенсифікація використання їх водних ресурсів, скид стічних вод викликають значні зміни природних умов розвитку річок, за яких порушується режим стоку, змінюється характер руслових процесів і життєдіяльності угрупувань водних організмів і т. і.

     У цих умовах особливо актуальним є виявлення екологічного стану басейну річки і розробка засобів її оздоровлення. Для досягнення цього необхідна значна кількість матеріальних, трудових та інших затрат. Значну допомогу у вирішенні цього завдання може дати наявність багаторічних загальнодоступних, а також багаточисельних опублікованих даних з гідрологічного режиму річок. Саме вони відкривають можливість встановлення ролі гідрологічних характеристик  і, в першу чергу, руслоформуючих витрат у процесі переносу полютантів, математично об?рунтованих закономірних зв’язків і на їх основі виявлення механізму отримання вірогідних прогнозів екологічного стану річкових вод при різних умовах  забруднення.

     Метою данної роботи є визначення сучасних гідрологічних і гідробіологічних характеристик та їх закономірностей в басейні р. Дніпро; виявлення можливості їх використання для оцінки і прогнозування екологічного стану басейну. 

       . 
          Розділ 1. Гідрологія річок

      1.1. Річкові системи та їх будова.

     Рікою називається природний постійний водний потік, що протікає у видовжених зниженнях земної кори в розробленому ним руслі. Ріки поділяють на великі, середні й малі.

     Система річок, озер та інших водойм на певній території називається гідрографічною сіткою. До них належать також болота, канали та ін. Гідрографічна сітка в сучасному її вигляді формувалася досить тривалий час під впливом насамперед клімату, геологічних та інших факторів [6]

     Гідрографічна сітка формувалась і перебудовувалась не один раз. Цей процес триває і  тепер.

     Нині  на рисунок гідросітки впливають деякою мірою будівництво великих водосховищ, зрошувальних каналів та інші види виробничої діяльності суспільства.

     Частиною  гідрографічної сітки є руслова сітка - це сукупність русел всіх водотоків на певній території.

     Верхньою  ланкою гідросітки є руслова сітка, по якій відбувається стік атмосферних опадів і площинний змив.

     Злиття  улоговин утворює видолинок, тобто  вже краще виражене ерозійне утворення  з більш крутими схилами. На дні  та на схилах їх можуть утворюватись яри.

     Перехідною  формою до річкової долини є суходіл з асиметричними схилами. В суходолах вже добре проявляються береговий і донний розмив, русло починає мандрувати. Злиття суходолів утворює річкову долину. Тут постійно відбуваються ерозійно-акумулятивні процеси.

     Постійні  руслові потоки називаються річковою сіткою а сукупність річок, що зливаються, становлять єдину систему і виносять свої води у вигляді загального потоку, - річковою системою. Тобто це головна ріка з притоками. Структуру річкової системи визначають через певний порядок. Існує кілька класифікацій приток, одна з них – система Штралера-Філософова. Тут порядок приток встановлюється від витоку до гирла. Нерозгалужені водотоки вважаються водотоками 1-го порядку. Зливаючись, два водотоки 1-го порядку утворюють водотік 2-го порядку. Водотік 3-го порядку утворюється від злиття двох водотоків 2-го порядку, водотік 4-го - злиттям двох водотоків 3-го порядку і т.д. Якщо до притоки 2-го і вищого порядку приєднується будь-яке число приток 1-го порядку, його порядок залишається незмінним. Порядок може підвищитись лише в разі злиття двох водотоків однакового порядку. Басейни річок 1, 2, 3-го порядку невеликі, але число таких річок найбільше, отже, вони займають найбільшу площу і чинять найбільший вплив на режим басейну. Є й інші класифікації, де виділяють головну ріку й притоки різного порядку від неї, але при такій класифікації в один клас попадають як дрібні притоки головної ріки, так і невеликі водні артерії [8].

     Річкові системи досить різноманітні за малюнком їх річкової сітки, який залежить насамперед від геологічної будови, рельєфу і клімату. Виділяють такі основні типи: радіальний, доцентровий, деревоподібний, перистий, решітчастий та ін.

     Місце початку ріки називається витоком. Ріка може починатись із струмків і джерел, льодовика, озера або болота. Коли ріка утворюється від злиття двох річок, місце злиття їх буде початком цієї ріки, але за витік її треба брати довшу із приток, що злилися. Це буде гідрографічна довжина ріки, яка й береться до уваги при аналізі умов стоку. Якщо ріка утворюється від злиття двох річок однакової довжини, витоком вважають ліву складову. Ріка утворює канал стоку, що називається руслом, в якому проходять ерозійно-акумулятивні процеси, через русло відбувається стік води і наносів тощо. У руслі за ходом течії виділяють правий і лівий береги.

     Впадаючи  в іншу ріку, озеро чи море, ріка утворює  гирло. Якщо ріка впадає двома рукавами, за гирло беруть більший рукава. Ріка часто при впадінні в озеро чи море відкладає багато наносів і створює багаторукавне гирло, що називається дельтою, в такому разі за гирло береться гирло основного /найбільшого/ рукава. При відсутності дельт ріка може вливатись а море одним широким руслом /естуарій/. Особливою формою естуаріїв є лимани, тобто затоплені морем пригирлові частини долин.

     Залежно від рельєфу, геологічної будови, кліматичних умов річкова сітка має різну розгалуженість, яка збільшується із збільшенням висоти місцевості. Густота річкової сітки визначається як відношення довжин всіх водотоків даної площі /км/ до даної площі /км2/.

     Найчастіше її визначають за великомасштабними топографічними картами.

     Морфометричні характеристики ріки. До морфометричних характеристик належать довжина  ріки, коефіцієнт звивистості та густота  річкової сітки, Довжина ріки - це відстань вздовж ріки від витоку до гирла. Русла річок рідко бувають, прямолінійними, здебільшого вони звивисті, розбиваються на рукави, блукаючі. Звивистість характеризується коефіцієнтом звивистості К= , тобто відношенням. довжини ріки l до довжини прямої лінії L, що з’єднує гирло і витік.

     Розмір  самого русла - величина змінна. Найнижчий  рівень води називається меженним, найвищий - повеневим

     У руслах рівнинних річок спостерігається  чергування плесів /найглибших ділянок/ і перекатів /наймілкіших ділянок/. Плеса розташовуються біля випуклих берегів і розмежовані перекатами. Перекати /броди/ - це більш-менш стійкі утворення у вигляді поперечного валу, що пересікає ріку і з'єднується з верхньою та нижньою косою. Посеред перекату спостерігається корито - найглибша його частина, де проходить фарватер, тобто лінія найбільших глибин.