Оценка экологического состояния ручья Бондарев.

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Бондаревская средняя общеобразовательная школа

Кантемировского муниципального района Воронежской области.

396715 Воронежская область, Кантемировский район,

 с.Бондарево  ул. Базарная 2а.

Исследовательская работа на тему

«Оценка экологического состояния ручья Бондарев »

Выполнила: ученица 8 класса

МКОУ Бондаревская СОШ

Кантемировского района

Воронежской области

Зуева Жанна Анатольевна

Адрес: 396715 Воронежская область

Кантемировский район

с. Бондарево    ул. Школьная д.3

Руководитель: учитель географии

МКОУ Бондаревская СОШ

Кантемировского района

Воронежской области

Зуева  Надежда  Дмитриевна

Содержание.

     Введение…………………………………………………………………3

1. Методика исследования……………………………………………….............6
2. Выводы……………………………………………………………..13
3. Заключение…………………………………………………………16
4. Список литературы…………………………………………………………18
5. Приложение 1……………………………………………………………………...19

Введение.

Экологические знания необходимы для гармонизации отношений между обществом и природой. На решение этой задачи направлен процесс экологизации всех областей науки, производства, искусства, морали, права и образования. В современном мире экология не только служит научной основой управления природными системами, но и является важнейшим инструментом, который может быть использован для формирования и развития личности человека, воспитания в нем убеждений, моральных установок, этических норм, отвечающих гуманистическому мировоззрению.

Объектом исследования является ручей Бондарев,  протекающий в селе Бондарево Кантемировского района.  Без воды нет жизни. Издавна вода привлекала к себе внимание, занимала мысли людей. В Древней Греции было семь классических мудрецов, и каждый, по преданию, оставил в назидание потомству хотя бы одно мудрое высказывание. Вода – гигантский аккумулятор и распределитель основного источника энергии на Земле – энергии Солнца. Благодаря высокой теплоемкости вода оказывает существенное влияние на климат. Суточный и годовой температуры воды в малых реках более сглажен, чем ход температуры воздуха. В холодное время года водоемы постепенно остывают, а в теплое медленно нагреваются, регулируя, таким образом, температуру. Отсутствие водоемов приводит к образованию резко континентального климата.

В настоящее время недостаток пресных вод во многих сельскохозяйственных регионах стал критическим фактором. Среди всех видов мирового использования воды первое место принадлежит сельскому хозяйству. У малых рек - свои, вполне серьёзные проблемы: в речных долинах вырубаются леса, отсутствуют очистные сооружения на множестве мелких ферм, застроены прибрежные зоны, беспощадно распаханы поймы, перегорожены “глухими” плотинами русла. Всё это ведёт к укорачиванию, обмелению и даже к исчезновению многих сотен малых водотоков. Не надо забывать о том, что именно эти малые реки питают более крупные. Как и в прежние годы, так и в настоящее время при использовании водных ресурсов малых рек и при антропогенном освоении их водосборов не обеспечивается  поддержание их экологически полноценного состояния. В результате этого многие малые реки утрачивают свои естественно-природные качества и нуждаются в восстановлении их природных комплексов. Особенно это относится к экосистемам малых рек Европейской части страны.
       Деградация малых рек проявляется, прежде всего, в заилении, истощении и загрязнении. Каждый из этих факторов негативно влияет на процессы обмена веществ между гидробионтами и средой их обитания. Нарушения процессов метаболизма, в свою очередь, ведут к усилению процесса загрязнения водной среды, и как следствие, к резкому снижению полезной биопродуктивности водной экосистемы. В целом, катастрофически убыстряется жизненный цикл реки, что ведет к ее преждевременному старению за несколько десятилетий и превращению в очаг инфекции и источник заболеваемости населения по водному фактору.

По данной исследовательской работе определены следующие цели:

1. Провести исследовательскую работу по изучению характера течения, глубины реки, размеров и формы наносов реки, водного режима.
2. Изучить экологические проблемы реки.
3. Проследить изменения в данной экосистеме, происходящие в течение определённого периода времени.

Исходя из вышеназванных целей, были обозначены следующие задачи:

1. Выбрать подходящий водоток для полевых исследований.
2. Найти исток реки, провести окультуривания места истока силами участников экологической группы, с привлечением к этому всех желающих.
3. Вычислить примерную длину русла в пределах карты, ширину реки.
4. Измерить скорость течения реки, глубину дна
5. Провести простейший анализ запаха воды естественного происхождения, дегустацию вкуса и привкуса воды.
6. Собрать информацию о хозяйственном использовании реки методом опроса местных жителей, старожилов.
7. После проведения исследовательской работы составить перспективный план мероприятий по экологической защите водной экосистемы

Данный ручей протекает через село Бондарево, разделяя его на 2 равные части впадает в реку Белая. Данное село граничит на севере с с. Куликовка, на западе – с с. Волоконовка и Новобелая, на юге – с Украиной, а на востоке – с с. Новомарковка.[ 2 ]

Методика исследований.

На водный режим ручья Бондарев огромную роль играет климат территории. Климат, как и геологическое строение, изучен многими учеными: Ф.Н Мильков, В.Б. Михно[ 1 ]. Изучением подземных вод, рек занимался А.Г.Курдов [ 3 ].

Климат бассейна р. Бондарев, как и любой территории, зависит, прежде всего от географического положения, циркуляции атмосферы и рельефа местности.

Одним из наиболее важных климатообразующих факторов является географическое положение исследуемой территории. Расположение ее в центре Русской равнины обуславливает поступление на территорию значительного количества солнечной радиации. Территория находится под влиянием воздушных потоков Атлантического океана, Европейско-Азиатского материка и Арктики. Воздушные массы, поступающие с океанов, приходят сюда измененными, так как при движении над континентом они теряют влагу, приобретая признаки, свойственные континентальному воздуху умеренных широт.

На климат исследуемой территории большое влияние оказывает Азорский максимум и максимум высокого давления, возникающий зимой над Монголией, а также воздушные арктические массы, поступающие с Северного Ледовитого океана. Все эти климатообразующие факторы, проявляя себя в совокупности на исследуемой территории, формируют умеренно-континентальный климат с умеренно-холодной зимой и жарким летом.

Климатические условия оказывают самое непосредственное воздействие на воды территории. Поверхностные воды исследуемой территории представлены рекой Белая и ручьем Бондарев, а также прудом.

Вопросами гидрографии занимались А.Г.Курдов, Б.В.Поляков, А.Г.Потапов и другие. Гидрологическое районирование Воронежской области провел А. Г. Курдов и в своей работе [  3 ] приводит характеристику каждого гидрологического района. Исследуемая нами территория относится к Чернокалитвинскому гидрологическому району, (рис 1). Чернокалитвинский гидрологический район располагается на юго-западе Воронежской области.

Водоносные горизонты этого района отличаются большим разнообразием. Прежде всего, они связаны с песками полтавской серии. Грунтовые воды кварцевых песков этой серии питают довольно многочисленные источники. Выход воды из них чаще всего наблюдается в тальвегах небольших балок, расположенных на водораздельных пространствах. В целом горизонт грунтовой воды в песках полтавской серии непостоянный, ненадежный и невыдержанный как по глубине, так и по площади распространения. Глубина залегания горизонта изменяется в среднем от 5 до 25 м.

Второй водоносный горизонт - харьковский. Он относится к палеогеновым отложениям верхнего эоцена. Общая мощность палеогеновых отложений колеблется в пределах от 40 до 50 м. Мощность отложений харьковского горизонта небольшая: 4-6 м. Глубина залегания грунтовых вод изменяется от 0 до 10-40 м в зависимости от рельефа местности. Воды этого горизонта в основном безнапорные или обладают слабым местным напором. И основной водоносный горизонт приурочен к мергельно-меловой сенонской толщи вернего мела. Общая мощность сенонской толщи верхнего мела достигает 70-80 м. Воды мергельно-меловой толщи находятся в среднем на глуби-не 40-120 м. Они принимают главное участие в подземном питании рек.

В связи с возросшим использованием малых и средних рек в народном хозяйстве возникла необходимость в расчете внутригодового распределения стока. И в статье «Районы с относительно однородным внутригодовым распределением стока на территории ЦЧР и Орловской области [ 5 ] М.П. Колпачева приводит характеристику районов с различным характером внутригодового распределения стока. Исследуемая территория относится к 4 району, который характеризуется неравномерным характером внутригодового распределения стока. Поверхность района представляет собой возвышенную равнину, глубоко расчлененную долинно-балочной и овражной сетью, и лежит на высоте 200-220 м над уровнем моря. Годовая сумма осадков 480 мм, из них 330 выпадает в теплый период года, а 150 мм - в холодный период. Максимальная средняя месячная температура воздуха +21°, а минимальная средняя месячная температура - 8°.Район характеризуется наиболее неравномерным распределением стока в году. Весенний сток среднего по водности года составляет 90,1%. Минимальный среднемесячный объем стока равен 0,36% годового стока. Основная часть весеннего стока приходится в апреле - 73%. Летне-осенняя межень характеризуется незначительными среднемесячными расходами (1,52-0,36%). Сток зимней межени в средние по водности годы очень неравномерен и находится в пределах 5,4-0,38%. Повышенный сток в январе обуславливается зимними оттепелями.

Поверхностные воды представлены рекой Белая, р.Бондарев и прудом.

Ручей Бондарев протекает в Кантемировском районе Воронежской области. Он  впадает в реку Айдар и относится к бассейну р. Дон. Длина его 13 км. Ширина русла различная. В некоторых местах она составляет 3 м, затем она увеличивается до 10 м. Течение тоже различное. Исследовав течение реки гидрометрическим способом, мы получили следующие результаты (данные на 2016 г.) (таблица №1)

Таблица —1 Измерение наибольшей поверхностной скорости течения поплавками [ 4 ].

Название ручья: Бондарев

 Место измерения: у стадиона с. Бондарево

Дата: 21 июля 2016 г.

Расстояние между верхними и нижними створами - 20 м.

Также мы измерили площадь живого сечения реки (таблица 2) Расход воды вычисляли путем умножения площади живого сечения на среднюю скорость, которую можно получить путем умножения наибольшей скорости на коэффициент меньше единицы. Для равнинных рек со сравнительно спокойным течением равен в среднем 0,8. Следовательно, при площади живого сечения 8,3 м2 и наибольшей поверхностной скорости 0,37 м/с, приняв переходный коэффициент, равный 0,8, мы получили расход, равный 2,46 м3/с.

Наибольшая поверхностная скорость течения: 0,4+0,34=0.37 м/с

Площадь живого сечения: 8,3 м2

Принятый переходный коэффициент от наибольшей скорости к средней: 0,8.

Расход воды: 0,37 0,8 8,3=2,46 м3/с.

Весной ручей вскрывается ото льда в конце марта, лед тает на месте. После многоснежной зимы вода в нем весной поднимается на 2 м, после малоснежной зимы вода в ручье поднимается на 0,5 м. Ручей обычно разливается до 5 м. Значительных разливов по пойме не наблюдается. Наибольшее наводнение за последние годы было в 2003 году

Таблица - 2   Промеры глубин и вычисление площади живого сечения [ 4 ].

Название ручья: Бондарев

Место измерения: с. Бондарево

Дата: 28 июля 2016 г.

Заканчивается весеннее половодье в начале апреля. Летом паводков не наблюдается. Летом ручей не пересыхает. Осенью после сильных дождей уровень воды в нем поднимается на 30 см. Замерзает он в середине декабря. Но если зима теплая, он вообще не замерзает, или наблюдаются полыньи. Заторов льда осенью не наблюдается. К концу зимы лед достигает толщины 30 см. В ручье водятся такие рыбы как щука, окунь, плотва. Живут также водяные крысы, бобры, ондатры, черепахи. Основное питание ручья - это меловой водоносный горизонт (мергельно-меловой сенонской толщи верхнего мела) - в основном мергельно-меловой сенонской толщи. Дно илистое. На нем имеются гидротехнические сооружения - мосты. Их всего 3. От уровня воды они располагаются на 1,5 м.

Исследовав скорость течения ручья в 2017 году, мы получили следующие результаты.  Мы взяли прямой участок длиной 7 м. для измерения скорости течения воды берем сырые березовые поплавки, так как они погружаются полностью и результаты будут наиболее точными. От верхнего створа запускаем поплавок и по часам с секундной стрелкой засекаем время прохождения поплавка от верхнего до нижнего створа. Затем мы расстояние разделили на получившиеся время, предварительно минуты переведя в секунды.  V=М:С

V=7:135=0,05 м/с.

Затем определили площадь поперечного сечения ручья. Для этого мы измерили ширину и максимальную глубину ручья. Далее определили площадь сечения ручья по формуле (ширина х глубина):2. Эта формула позволяет узнать приблизительную величину сечения ручья.

Площадь поперечного сечения:     (11*1):2=5,5м².

Далее мы умножили площадь сечения ручья на скорость ее течения и узнали расход воды, т. е. сколько кубических метров воды проходит через ручей за одну секунду.

Расход воды ручья в секунду: 0,05*5,5=0,275м³/с

А также мы узнали, какой расход воды ручья в сутки. Для этого мы полученные данные расхода воды умножили на 86 400 и получили следующие результаты.

Расход воды ручья в сутки: 0, 275*86 400=23 760 м³ также мы рассчитали мощность нашего ручья. Для этого мы расход воды в секунду умножили на 1000 и получили следующие результаты:

Мощность: 0,275*1000=275кВт=0,275мВт

Обычно считают, что есть смысл строить электростанции мощностью от 1 мВт и выше. Более мелкие электростанции себя не окупают.

Таким образом, если сравнить скорость течения ручья в 2016 г со скоростью течения ручья в 2017 г, то мы можем увидеть, что она стала значительно меньше. Это объясняется сильным загрязнением реки и ее зарастанием камышом. Вся вода, которую мы потребляем, в конце концом попадает снова в ручей, но уже загрязненной. Чтобы не испортить воду в ручье, сточной воды должно быть в 10 раз меньше, чем природной. Это означает, что человек может использовать только 10% той воды, которая содержится в ручье.

В 2019 году мы продолжили исследования ручья Бондарев. Мы обнаружили, что ручей стал уже и скорость течения реки еще стала меньше. Мы взяли прямой участок длиной 7 м. для измерения скорости течения воды берем сырые березовые поплавки, так как они погружаются полностью и результаты будут наиболее точными. От верхнего створа запускаем поплавок и по часам с секундной стрелкой засекаем время прохождения поплавка от верхнего до нижнего створа. Затем мы расстояние разделили на получившиеся время, предварительно минуты переведя в секунды.  V=М:С

V=7:350=0,02 м/с.

Затем определили площадь поперечного сечения ручья. Для этого мы измерили ширину и максимальную глубину ручья. Далее определили площадь сечения ручья по формуле (ширина х глубина):2. Эта формула позволяет узнать приблизительную величину сечения ручья.

Площадь поперечного сечения:     (11*1):2=5,5м².

Далее мы умножили площадь сечения ручья на скорость ее течения и узнали расход воды, т. е. сколько кубических метров воды проходит через ручей за одну секунду.

Расход воды ручья в секунду: 0,02*5,5=0,11м³/с

А также мы узнали какой расход воды ручья в сутки. Для этого мы полученные данные расхода воды умножили на 86 400 и получили следующие результаты.

Расход воды ручья в сутки: 0, 275*86 400=23 760 м³ также мы рассчитали мощность нашего ручья. Для этого мы расход воды в секунду умножили на 1000 и получили следующие результаты:

Мощность: 0,11*1000=110кВт=0,11мВт

Обычно считают, что есть смысл строить электростанции мощностью от 1 мВт и выше. Более мелкие электростанции себя не окупают.

Таким образом, если сравнить скорость течения ручья в 2016 г со скоростью течения ручья в 2017 г и в 2019 г, то мы можем увидеть, что она стала еще значительно меньше. Это объясняется сильным загрязнением реки и ее зарастанием камышом. Вся вода, которую мы потребляем, в конце концом попадает снова в ручей, но уже загрязненной. Чтобы не испортить воду в ручье, сточной воды должно быть в 10 раз меньше, чем природной. Это означает, что человек может использовать только 10% той воды, которая содержится в ручье.

Многочисленные факторы, влияющие на экологическое состояние водных объектов, подразделяются на три большие группы: абиотические (внешние по отношению к данному водному объекту), биотические (отражающие совокупное влияние друг на друга обитающих в данном водоеме организмов), антропогенные (связанные с хозяйственной деятельностью человека).

В понятие «охрана водных ресурсов» входит их сохранение от засорения, загрязнения и истощения.

Для поддержания гидрологического и гидрохимического режимов, улучшения санитарного состояния и осуществления мероприятий по охране водных ресурсов вдоль берегов водоемов и водотоков устанавливают водоохранные зоны с особым режимом использования. В водоохранную зону включается пойма реки, склоны надпойменной террасы, прибрежная овражно-балочная сеть. Минимальная ее ширина устанавливается в зависимости от длины речушки.

Расстояние от истока, км     0-10            10-50               50-100                     больше 100

Ширина зоны, м                      15               100                 200                            300

В водоохраной зоне запрещается содержание гаражей, складов, прудов-накопителей, размещение животноводческих комплексов и молочных ферм, оросительных систем с использованием навозосодержащх сточных вод.  Запрещается строительство новых и расширение действующих предприятий, вводится нормированный выпас скота. Внутри водоохраной зоны выделяется прибрежная водоохранная полоса (ПВП), ее минимальная ширина в зависимости от длины реки, ручья:

Расстояние от истока, км               10-50                   50-100                   100-200

Ширина ПВП, м                               20                         50                           100

Одним из основных путей сохранения водных ресурсов от истощения является посадка леса, водорегулирующих лесных полос. Лес способствует переводу части поверхностного стока в грунтовой и тем самым предотвращает обмеление малых рек в летний период; перекрывают часть взвешенных и растворенных веществ, содержащихся в талой и дождевой воде, улучшая качество речной воды; выполняют снегоохранную роль; имеют санитарно-гигиеническое значение. Весьма эффективным средством сохранения водных ресурсов является предотвращение водной эрозии в долине ручья путем строгого ограничения распашки склонов и поймы.

Выводы.

Сельское хозяйство - крупнейший потребитель воды. Плотины и реки используются для орошения. Именно такие системы наносят наибольший вред окружающей среде. Из них речная вода постепенно разбирается для полива, и в нижнем течении реки ее остается очень мало.

Избыточные поливные воды содержат пестициды и удобрения. Вода просачивается через почвы и попадает в грунтовые воды, что приводит к их загрязнению. Смытые с сельскохозяйственных полей удобрения попадают в ручей или реку.

Органические материалы поступают из бытовых и сельскохозяйственных стоков. Их разложение происходит под действием микроорганизмов и сопровождается потреблением растворенного в воде кислорода. Если кислорода в воде достаточно, то бактерии довольно быстро превращают их в сравнительно безвредные остатки. При недостатке кислорода деятельность бактерий подавляется, развиваются процессы гниения.

Увеличение донных осадков относится к одному из гидрологических процессов урбанизации. Их количество в реке постоянно возрастает из-за эрозии почв, уничтожения деревьев, произрастающих вблизи реки. Это пагубно действует на водные организмы.

Большинство сточных вод способствует массовому развитию водорослей. Под влиянием водорослей вода приобретает неприятный запах, изменяет ее вкус. При их отмирании в водоеме идут гнилостные процессы. Вода начинает гнить, испускать аммиачное   зловоние. Рыбы покидают такие водоемы. Вода в них непригодна для питья и купания.[ 6 ]

В настоящее время возникло такое понятие «пластиковая чума» Молодежь, отдыхая на природе, оставляет после себя мусор, пластиковые бутылки. Зачастую эти бутылки в конечном итоге оказываются в реках. Поэтому необходимо очистить реки и ручьи от этих отходов. Возникла «пластиковая чума» в городах, но постепенно дошла и до этих мест. Особенно загрязнены лесные полосы, прибрежные зоны водоемов. (приложение 1, 2)

Рисунок 1 - Гидрологические районы Воронежской области [  3 ]

Условные знаки

1. - Девицкий район
2. - Воронежский район
3. - Битюго-Хоперский район
4. - Чернокалитвинский район
5. - Подгоренский район

Δ - Бассейн ручья Бондарев

Заключение.

Малые реки и ручьи, находящиеся в состоянии снижения их природно-антропогенных и природно-естественных функций, требуют и подлежат восстановлению и охране их водных ресурсов.
     Под понятием, "восстановление" малой реки следует понимать достижение, путем проведения системы целенаправленных мероприятий, такого состояния реки, при котором на замыкающем створе (устье) малая река удовлетворяет требованиям формирования гидрологического режима и качества вод той реки, в которую впадает малая река. А также, когда малая река выполняет свои функции без ущерба для самого требовательного к качеству и количеству водных ресурсов вида водопользования, расположенного непосредственно в ее пределах. Такое состояние малой реки соответствует оптимальному ее состоянию.
   Под понятием "охрана водных ресурсов" малой реки следует понимать поддержание, путем проведения системы целенаправленных мероприятий, оптимального состояния малой реки.
   Под понятием "региональное использование" малой реки следует понимать достижение такого технического уровня хозяйствования в ее пределах, который обеспечивает неистощительное использование природных ресурсов бассейна малой реки, ручья.
Как упоминалось выше, ключевой позицией экосистемного подхода является знание конкретных показателей параметров характеристик внутриводоемных процессов рассматриваемого водного объекта.
    Однако, несмотря на то, что гидробиологические наблюдения ведутся только на очень небольшом количестве малых рек, применение основных принципов и правил экосистемного подхода к водопользованию на малых реках возможно и в этих условиях. Поскольку, основные закономерности внутриводоемных процессов одинаково характерны для всех объектов - представителей определенной категории водного объекта.
    Основным звеном механизма внутриводоемных процессов является самоочищение водных масс. Самоочищение представляет собой совокупность гидродинамических, биохимических, химических и физических процессов и является проявлением биотического круговорота в водном объекте. Первозданно эти процессы направлены на самоочищение природных вод от элементов твердого поверхностного стока и продуктов жизнедеятельности гидробионтов. В условиях антропогенного загрязнения самоочищающая способность водных экосистем испытывает повышенные нагрузки и истощается. В результате этого ухудшается биологическое качество воды. И, как следствие, начинается процесс деградации водной экосистемы, вплоть до полного исчезновения наиболее чувствительных к качеству воды видов гидробионтов.
   Наиболее оптимальные условия жизнедеятельности организмов, а, следовательно, и обмена веществ в водном объекте создаются в биоценозе, который формируется под влиянием условий естественной среды, взаимоотношений между организмами и с участием геофизических процессов. Чтобы очистить ручей, можно провести следующее мероприятие. Через 10-20 м по всему ручью по всей ширине необходимо наложить камни, так чтобы вода как бы переваливалась через них. Перекатываясь через камни, вода обогащается кислородом, бурлит, и это положительно сказывается на состоянии воды (вода становиться по своим свойствам лучше). Изменяется состав, изменяется жизнь в реке. Постепенно будет увеличиваться численность различных рыб, и постепенно очищаться ручей.

Наш отчет будет использован для мониторинга будущих исследований в следующем году. На основе этих данных составим вместе с учащимися стенд «Мониторинг состояния окружающей среды бассейна р. Бондарев». Каждый год будем поводить эти исследования на этих же точках и сравнивать: какие произошли изменения за год. Эти данные послужат для разработки мероприятий по улучшению естественного состояния р. Бондарев и других природных объектов. [ 6 ]

Список использованной литературы.

1. Мильков Ф.Н. География Воронежской области/ Ф.Н.Мильков, В.Б. Михно, Ю.В. Поросенков. – Воронеж: изд-во ВГУ, 1994. – 130 с.
2. МСХ РСФСР Ворнежское областное агропромышленное объединение. Система земледелия и землеустройства колхоза «Луч Октября» Кантемировского района Воронежской области/ МСХ РСФСР – Воронеж, 1984. – 108 с.
3. Курдов А.Г. Водные ресурсы Воронежской области: формирование, антропогенное воздействие, охрана и расчеты/ А.Г. Курдов. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1995. – 207 с.
4. Кузьмина Н.Е. Карманная книга натуралиста и краеведа/ Н.Е. Кузьмина. – М.: Госуд-е изд-во геогр. лит-ры, 1961. – 259 с.
5. Колпачева М.П. Районы с относительно однородным внутригодовым распределением стока на территории ЦЧР и орловской области/ М.П. Колпачева// Науч. зап. Воронеж. отд. Географ. о-ва СССР. – Воронеж: 1965. – с. 64-71
6. Эколого-географические районы Воронежской области/ Под ре. Ф.Н. Милькова. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1996. – 216 с.