IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ГЕОЭКОЛОГИЯ МАЛЫХ РЕК (НА ПРИМЕРЕ Р. ИНЯ, Г. НОВОСИБИРСК)
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Постановка проблемы. Малые реки играют огромную и важную роль в стабилизации природной среды и устойчивого развития любой территории, в том числе и такой сложной, как городская среда. В пределах развивающихся урбанизированных территорий малые реки испытывают значительный прессинг со стороны хозяйственной и рекреационной деятельности общества. Основные загрязнения поступают в малые реки, протекающие по территории городов, через городскую водосточную сеть и непосредственно по рельефу местности с городских территорий. Тем самым водные объекты городов становятся естественными приемниками городских загрязнений. Их масштаб привел к тому, что в настоящее время экологические функции существующей водной системы городов и прилегающих территорий частично утрачены1.
Таким образом, рассмотреть проблему устойчивости жизнедеятельности малой реки в пределах большого города и направленна настоящая работа. Объектом исследования выбран участок реки Иня, которая является одним из крупных притоков Оби в пределах города, и которая находится в непосредственной близости ДЮЦ «Планетарий», где мы посещаем занятия по образовательной программе «Геоэкология малых рек».
Актуальность темы. Актуальность темы и направление исследования непосредственно согласуется с проведением года Экологии в России.
По сравнению с большими реками, озерами и водохранилищами малые реки до сих пор остаются наименее исследованными водными объектами. Имеющиеся сведения о малых реках освещены с различных направлений: гидрологии, гидробиологии, гидрохимии. Но геоэкологическое исследование рек неразрывно еще связано и с геоморфологией русла, то есть с его береговой линии, что мало освещено в литературных источниках. В нашей работы обращено внимание и на состояние береговой линии.
Работа выполнена силами учащихся города Новосибирска в рамках обучения их по образовательной программе «Геоэкология малых рек» МКУ ДЮЦ «Планетарий». На основе собственного исследования и имеющихся научных и учебных источников, авторами проведена работа по изучению геоэкологического состояния участка на примере р. Иня (г. Новосибирск).
Тема направления исследования актуальна с позиций сохранения и рационального использования малых рек, являющихся притоками 1 порядка для крупной, протекающий через города Новосибирск, реку Иня.
Цель поисково-исследовательской работы – изучить геоэкологические особенности участка р. Иня на современном этапе с целью дальнейшего рекреационного использования реки.
Задачи научно-исследовательской работы:
- дать краткую физико-географическую характеристику рек Иня;
- ознакомиться с методикой изучения водотоков;
- изучить геоморфологические и гидрологические особенности исследуемого участка реки;
- рассмотреть геоэкологические особенности участка р. Иня;
- определить дальнейший этап исследования выбранного объекта.
Краткий обзор используемой литературы и источников.
В ходе изучения материала о реках, авторами работы были взяты:
- учебное пособие «География Новосибирской области»2, в котором приводится общая информация о реках региона;
- книга Лапшенкова В. С. «Без малых рек нет рек больших», раскрывается взаимосвязь водотоков различных величин1;
- научная статья Неустроева М.В., Деева У.В. Ландшафтный подход в геоэкологических исследованиях бассейнов малых рек7 // Фундаментальные исследования. – 2008, приводится методика исследования рек;
- Сидорова М. Ю. «Геоэкологическая оценка загрязнения территории Новосибирска и его малых рек»4, приведены результаты исследования о загрязнении рек;
- и информация из интернета – источников о реке Иня.
Степень изученности данного вопроса. Изучением экологического состояния реки Иня имеются немногочисленные источники. В частности, рассмотрение вопроса о загрязнении реки раскрывается в работе Сидоровой М. Ю. «Геоэкологическая оценка загрязнения территории Новосибирска и его малых рек» / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук. Барнаул – 2012., а также отдельные общие сведение о реках города из электронных ресурсов.
Но геоэкологические исследования не заключаются только в изучении загрязнения воды в реках, так как, когда речь о геоэкологии, то необходимо в комплексное решение проблемы. Комплексное изучение выбранного участка и направлено наше исследование. Конечно же это, мы понимаем, чтобы просмотреть динамику изменения качества реки необходимо минимум хотя бы 3 года исследования. На первом этапе, в этом году мы исследовали береговую линию, гидрологические особенности и отметили антропогенное воздействие на выбранный участок.
В решение избранной проблемы участвовало 3 учащихся: Царегородцева Виталина, Пивоварова Алиса и Браун София. Нами совместно изучена береговая линия участка реки, процессы оврагообразования, проведено элементарное гидрологическое измерение реки, взяты пробы воды на мутность и прослежено начало ледостава реки. Результаты исследования сопровождаются собственным фотоматериалом.
1 Краткая физико-географическая характеристика р. Иня
Длина реки Иня в Новосибирской области: 663 км., площадь бассейна: 17 600 кв.км., имеет хорошо разработанную долину со множеством пойменных озёр и стариц. В реку Иня в Новосибирской области впадает несколько притоков, самые крупные: Ур, Касьма, Большой и Малый Бачаты, Изыла. В пределах города длина реки Иня составляет – 11 км. На значительном протяжении правый берег выше и круче левого (рисунок 1).
Рисунок 1. Река Иня
Иня – река в Азиатской части России, в Западной Сибири, в Кемеровской и Новосибирской областях; правый приток Оби. Иня берёт начало на южном склоне Тарадановского увала Кузнецкой котловины. Впадает в Обь в районе Новосибирска. Длина реки 663 км, площадь бассейна 17,6 тыс. км2 – 12-й по длине и 23-й по площади бассейна приток Оби. Основные притоки: Большой и Малый Бачат, Ур, Касьма, Изыла, Тарасьма, Мереть, Ора, Камысла, Южная Унга (правые); Забобуриха, Уроп, Еловка (левые). Бассейн реки находится в основном в пределах Кузнецкой котловины. В верхнем и среднем течении русло реки извилистое2.
Извилистое русло сохраняется и в низовье реки, появляется много одиночных разветвлений русла. Вершины излучин интенсивно размываются3.
В нескольких километрах от устья реки находится каменистый порог. Русловые отложения изменяются по длине реки от галечно-валунных (верховье) до песчаных. В верхнем и среднем течении ширина реки составляет 20–30 м, а глубина составляет в среднем 0,5–2,0 м. В устье ширина русла достигает 110 м.
Климат континентальный с холодной продолжительной зимой и коротким жарким летом. Ежегодно выпадает в среднем 300–400 мм. Летом возможно выпадение ливневых осадков. Зима продолжается около пяти месяцев, средняя температура в январе равна - 19ºС (минимальная температура -55ºС). Самый тёплый месяц года – июль, среднемесячная температура составляет +19ºС (максимальная +40ºС). Преобладают ландшафты степей и лесостепей.
Среднемноголетний расход воды (119 км от устья) равен 195 м3/с (объём стока 6,154 км3/год). Питание реки, смешанное с преобладанием снегового. Западносибирский тип водного режима. Основная фаза водного режима – весеннее половодье (май). Максимальный расход воды 701 м3/с. Длительная летне-осенняя межень переходит в зимнюю межень. Минимальный расход воды 8,6 м3/с (февраль). Диапазон сезонных изменения уровня воды достигает 609 см. Река замерзает в октябре. К концу зимы толщина льда достигает 107 см. Река вскрывается в мае. Ледоход обычно проходит в один день. Ледовые явления на реке продолжаются 158 суток.
Река очень мутная. Максимальная мутность воды составляет 789 г/м3. Минерализация воды в период максимального стока мала. По химическому составу вода относится к гидрокарбонатному классу и кальциевой группе. Иня принимает городские сточные воды, в частности в районе добычи угля в Кузнецкой котловине. По качеству вода соответствует сильно загрязнённой и грязной. На реке сооружено Беловское водохранилище (1964 г.) и Беловская ГРЭС. В настоящее время водохранилище – рекреационный водоём. В реке водятся окунь, щука, налим, голец, карп, толстолобик, елец2.
2 Геоэкология реки Иня
2.1 Исследование береговой линии участка реки
Исследование участка реки на этапе предоставления проекта на конкурс пришлось с сентября по ноябрь. Ход исследования и полученные результаты приведены в данной работе.
Объект исследования авторами выбрана река Иня, в пределах города Новосибирска (южная оконечность Ключ-Камышенского плато), на участке под мостовым переходом, удобном и безопасном для перехода с целью исследования реки и имеющий объекты антропогенного происхождения. Все данные записывались в полевую книжку. Схема участка исследования и космоснимок приведены на рисунке 1.
Рисунок 1. Участок исследования реки Иня (схема, космоснимок)3
В ходе изучения реки авторами была изучена береговая линия, исследован имеющийся на участке овраг. Использованы такие средства измерения, термометр для измерения температуры воды, футшток (рейка с делениями, в см.) и мерная лента, пластиковые бутылки для проб воды, секундомер и поплавки для измерения скорости течения (Приложение А.).
Береговая линия сильно изрезана на правобережье и пологая на левом берегу. Представлена рыхлыми отложениями, четвертичного возраста: супесь, песок, суглинок, глина. Наблюдаются процессы оврагообразования. Причины образования оврагов могут быть различными. В нашем случае природно-антропогенное. В основном образование оврага произошло в результате снеготаяния, дождей и ливневых стоков. О последнем, говорит проходящая на глубине оврага коллекторная труба.
Ниже дается описание исследуемого оврага (Приложение Б).
Овраг шириной от 4,5 метра (в головной части) до 50 см., длиной 22 метра, глубиной 1,5 м. Дно оврага представлено более устойчивыми горными породами (гранитами), чем склоны. Склоны, заросшие травой. Овраг растущий. Овраг и береговая линия в целом замусорены. Растительность береговой линии представлена травой, рогозой, ивовые кустарники.
Динамику дальнейшего развития оврага, мы продолжим на следующих этапах исследования. Мы понимаем, что безусловное влияние на образование оврагов оказывают климатические условия, в частности зимний период, сопровождающий с промерзанием грунта и с накоплением снежного покрова.
Береговая линия интересна для рекреационной деятельности. Так, настоящее время на правобережье исследуемого участка имеется горнолыжная база. Но в тоже время береговая линия не обустроена для зон отдыха, пляжей, процветает неорганизованный туризм.
2.2 Гидрологическое исследование реки
Исследование реки на данном этапе, нами, заключалось в измерении температуры воды, глубины воды у берега, ширину реки, скорость течения воды, взятия проб воды на мутность, наблюдение начала ледового режима реки (Приложение В).
Донные грунты представлены супесью, песком и илистыми отложениями (у береговой линии). Скорость течение воды исследовалось с использованием пробковых поплавков и секундомера, составила 2, 5 метра в секунду.
За период исследования, температура воды изменялась с +60С (20 сентября) до минус 20С. Ширина русла на участке исследования измерена шагомером по автомобильному мосту. Ширина участка река составила 60 метров. Глубина русла у береговой линии измерялась футштоком, изменялась от 15 см до 20 см. На одной из мостовых опор имеется прикрепленный футшток, измеряющий уровень воды во время половодья, паводков и меженного периода (Приложение В). В русле реки имеются небольшие островки и осередки.
Пробы воды на мутность отбирались оъёмом 1 литр. Отбирались пробы каждые 10 дней, с одного и того же опорного места (с 20 сентября до 10 ноября). Взято 6 проб воды, до наступления ледового режима. Результаты показали, что мутность воды не значительная 5-7 грамм донных отложений на литр воды.
Состояние ледового покрытия изучался с начала ледостава с 13 октября (начало ледостава) по 13 ноября 2017 года (Приложение Г).
Ледовый режим, на исследуемом участке реки начался с покрытием воды льдом у берега реки – забереги. Скопления льда наблюдалось у опор моста. Отельные тонкие поля льдин плыли по реке, которые в течения месяца практически соединились – поверхностная шуга, в начале ноября формировалась внутренняя шуга. Толщина ледовых образований составило визуально от 1 до 5 см. Замерзание реки неравномерное. Наиболее позже замерзание идет глубоких мест реки – плесов.
3 Антропогенное воздействие на р. Иня
Антропогенное воздействие на участок исследования заключается в наличие мостов и коллекторных сооружений, зон отдыха людей (Приложение Д).
В районе исследуемого участка реку пересекают 2 действующих моста (железнодорожный и автомобильный) на расстоянии 25-30 метров и в непосредственной близи от автомобильного моста стоят опоры от бывшего деревянного моста, который простоял до 1960 года. Опоры моста являются барьером задерживающий различный мусор и части деревьев.
Река непрерывно исчезает, ее русло интенсивно мелеет. Формируется слой донных отложений техногенного происхождения с высоким содержанием тяжёлых металлов, хлорорганических соединений, нефтепродуктов, пестицидов8.
Малые водные объекты – коллекторы сточных вод, используются как канал транспортировки сточных вод6 (Приложение Д). На участке исследования тоже имеются дренажные системы, очищенные сточные воды с которых поступают в реку Иня.
Основными источниками загрязнения реки являются сточные воды промышленных предприятий и ЖКХ. Объем сбросов загрязняющих веществ в реку Иня в по Новосибирской области – 17 млн куб.м сточных вод. Проблема загрязненности реки Иня и её притоков обостряется малой емкостью или полным отсутствием очистных сооружений на предприятиях промышленности, объектах сельского хозяйства, населенных пунктов Кемеровской и Новосибирской областей, расположенных в бассейне реки Иня (города Ленинск-Кузнецкий, Белово, Тогучин, Беловская ГРЭС и др.)9.
Для вод реки Иня характерен высокий естественный фон содержания металлов, по пяти элементам он превышает ПДК: медь, цинк, молибден, железо, алюминий.
Заключение
Проведенное нами исследование, направленное на изучение геоэкологических особенностей реки Иня, в пределах такой сложной системы, как городская среда, представленная взаимодействием многих природно-антропогенных комплексов, как лесные массивы, гидротехнические сооружения, водохозяйственные объекты, промышленные объекты, социальная сфера.
В проекте приводятся результаты начального этапа исследования, выбранного объекта. Проведены первичные измерения гидрологических параметров реки и начальное геоморфологическое описание береговой линии. Определены объекты антропогенного происхождение, влияние которых будет изучено на последующих этапах.
Проведения исследования объекта, мы ознакомились с методикой исследования водотока, анализа полученных данных, узнали какие экологические проблемы существуют на реке. В дальнейшем намерены более глубокое изучение реки на территории исследования с целью определения возможного рекреационного использования ее для нашего города. Результаты исследования будут донесены до учащихся наших школ, публикации научных статей.
Список использованных источников и литературы
Источники
1 Лапшенков В. С. Без малых рек нет рек больших. Ростов-на-Дону: Ростовское книж. изд-во, 1983. – 128 с.
2 Кравцова В.М., Донукалова Р.П. География Новосибирской области / Учебное пособие для общеобразовательных учреждений, 3-е изд. исправ.и доп. – Новосибирск: «ИНФОЛИО-пресс», 2000 – 205 с.
Сайт
3 «Вода России» - Иня[Электронный ресурс]. – Режим доступа: water-rf.ru/Водные_объекты/385/Иня– Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 10.11.2017).
4 Геоэкологическая характеристика малых рек Новосибирска [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 10.11.2017).
5 Научно-популярная энциклопедия «Вода России» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://water-rf.ru. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 15.09.2017).
6 Река Иня в Новосибирской области [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 15.09.2017).
7 Экология города: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://wiki.darlingcity.ru – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 10.11.2017).
8 Экскурсия по Ключ-Камышенскому плато Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://star-voyage.ru/Novosibirsk/Kluch-Kamyshinskoe-plato.html – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 15.10.2017).
9 Река Иня в центре внимания Общественного совета: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ecodelo.org – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 10.11.2017).
Приложение А
Средства измерения
|
Термометр для воды |
Футшток |
|
Емкость для воды |
Мерная лента |
Приложение Б
Исследование оврага
|
Измерение длины и глубины головной части оврага |
||
|
Измерение параметров оврага срединной части |
Овраг покрытый снегом (10 ноября) |
|
Приложение В
Исследование реки
|
Измерение температуры воды |
Снятие показаний температуры с термометра |
|
|
Взятие пробы воды на мутность |
Острова в русле реки |
|
|
Гидрометрическая рейка на опоре моста (футшток) |
||
Приложение Г
Изучение ледового режима
(период с 01 по 16 ноября)
Приложение Д
Антропогенные объекты
|
Железнодорожный мост |
Автомобильный мост |
|
|
Мусор в овраге |
Коллектор спуска точных вод |
|