Проект «Общественное водоохранное движение «Чистые воды Прибайкалья» признан победителем в конкурсе социально значимых проектов Губернское собрание общественности Иркутской области» в 2012 году

Г. Иркутск, 2012 год

ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОТОКОВ И ВОДОЕМОВ

Методические рекомендации для организаторов и участников областного общественного водоохранного движения «Чистые воды Прибайкалья»

МАТЕРИАЛЫ ПОДГОТОВИЛИ ЧЛЕНЫ СОВЕТА ИРКУТСКОГО ОБЛАСТНОГО ОТДЕЛЕНИЯ «ВСЕРОССИЙСКОЕ ОБЩЕСТВО ОХРАНЫ ПРИРОДЫ»

Корытный Леонид Маркусович – заместитель директора по науке Института географии СО РАН, д.г.н., руководитель проекта «Общественное водоохранное движение «Чистые воды Прибайкалья»

Хлиманкова Елена Семеновна – заместитель директора по учебно-методической работе ОГОБУ ДОД «Центр развития дополнительного образования детей Иркутской области», к.б.н.

Ответственная за выпуск Шлёнова Вера Михайловна, председатель Иркутского областного отделения «Всероссийское общество охраны природы»

Адрес организатора: 664025 г. Иркутск, ул. Российская, 20, офис 202

Тел/факс (8-3952)34-23-28, e- mail: voopbeis @ mail. ru

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Гидрографические работы

1.1.Маршрутное обследование долины (глазомерная съемка)

1.2. Составление плана водоема

Гидрологические работы

2.1. Измерение уровня воды

2.2. Измерение температуры воды

2.3. Измерение глубины реки

2.4. Измерение скорости течения

2.5. Расчет расхода воды

2.6. Изучение ледового режима

2.7. Наблюдения над русловыми процессами

Гидрохимические исследования

     3.1. Химические свойства воды

    3.2. Химический анализ воды

   3.3. Методика газового анализа воды

   3.4. Экспресс-метод определения качества воды

Гидробиологические исследования

Экологический паспорт водотока или водоема

Рекомендуемая литература

Приложение 1. Протокол обследования участка реки

Введение

Вода – один из важнейших природных ресурсов нашей планеты. Россия обладает огромными водными богатствами, а Иркутская область занимает по величине водных ресурсов одно из первых мест в стране. Рациональное использование и охрана этих ресурсов – дело первостепенной важности всего населения нашей области, в том числе школьной молодежи. Для этой цели создана программа «Чистые воды Прибайкалья».

Важной частью этой Программы являются полевые школьные исследования водотоков и водоемов. Они проходят на берегах и акваториях рек, озер, водохранилищ, прудов, а также в их бассейнах. При этом под бассейном реки или озера понимается часть земной поверхности, включая толщу почво-грунтов, откуда происходит сток воды в водоток или водоем.

Полевые исследования проходят преимущественно в летний период и включают четыре основные части: гидрографические, гидрологические, гидрохимические и гидробиологические работы. Завершаются исследования подготовкой экологического паспорта водного объекта.

Наиболее ценными являются полевые наблюдения, которые можно вести во время целенаправленных экспедиций или туристических походов. В зависимости от возраста школьников программу можно усложнять либо упрощать. Школьники, живущие вблизи реки, могут вести и стационарные наблюдения за уровнем воды, ледовым и температурным режимом.

 

 

Гидрографические работы

1.1.Маршрутное обследование долины (глазомерная съемка)

Работы начинаются с предварительного сбора информации о реке по литературным источникам и Интернету, а также по картографическим материалам. В нее входят:

- общие сведения: название, в каком районе протекает, куда впадает, к бассейну какой крупной реки относится, длина;

- описание бассейна реки: площадь бассейна, характеристика водосбора (лесистость, распаханность и т.п.), общие физико-географические и климатические условия;

- сведения об использовании реки: заселенность местности близ реки, частота встречаемости дорог (грунтовых и шоссейных) и расстояние их от берега, перечень промышленно-хозяйственных объектов, гидротехнических сооружений (плотины, мосты, водяные мельницы, водозаборы, каналы и т.п.).

       

     Необходимое снаряжение: планшет для глазомерной съемки, компас, по возможности эклиметр для определения крутизны склона, рейки, рулетка, штыковая лопата, карта района.

Маршрутный метод предполагает выбор маршрута – вдоль реки, поперек долины или совмещенного. При этом на точках маршрута даются географические описания.

Вдоль водотоков часто бывают тропы, маршрут желательно проводить по ним. В ходе маршрута проводится глазомерная зарисовка водотока и береговой линии, а также физико-географической обстановки по пути следования на точках описания, которые располагаются примерно через 20-30 минут пути, а также на характерных местах – резких поворотах русла, мостах, бродах и т.п.   

Для построения орографического профиля поперек долины (3-4 профиля за дневной маршрут) необходимо:

- определить протяженность маршрута.

- выбрать горизонтальный и вертикальный масштабы.

- последовательно изобразить в масштабе на горизонтальной оси расстояние между точками измерения на маршруте.

- из каждой точки восстановить перпендикуляры, высота которых соответствует высотам этих точек.

-точки, соответствующие верхним концам перпендикуляров, соединить плавной линией.

По ходу маршрута отмечайте элементы рельефа (склоны, бровки, береговые валы и др.), характеристику склонов (крутизну, экспозицию).

План описания на точке.

1. Рельеф (микрорельеф; характеристика склона: экспозиция, угол наклона, характер склона (выпуклый, вогнутый); в какой части склона находится точка; абсолютная высота; дренированность).

Характеристика крутизны склона: <3^о – очень пологий;3-5^о – наклонный;5-10^о – слабо покатый;10-15^о – покатый;15-20^о – сильно покатый;20-45^о – крутой;>45^о – обрывистый.

     2. Геологическое описание делается с естественных обнажений (обрыв берега). Оно начинается с адреса обнажений – точной географической привязки. Тщательно изучив профиль обрыва, приступайте к записям. Исследование обнажений осадочных пород начинают с выделения слоев различного литологического состава, каждый из которых после тщательного изучения описывается в следующей последовательности: название породы, цвет, величина и форма частиц, слагающих породу, распределение частиц различного размера по слою, характер цемента, слоистость, остатки животных и растений, трещиноватость, водопроявления, контакты с выше- и нижележащими слоями, мощность, элементы залегания.

   3. Растительность: состав (основные деревья, кустарники и травы), средняя высота, сомкнутость древостоя, степень нарушенности.

    4. П очвы. Для описания почв необходимо либо найти естественные обнажения, либо делать прикопки, ямы.

Описание почв по генетическим горизонтам: индекс почвенный (Ч – чернозем, С – солончаки), мощность, механический состав, цвет, влажность, структура, плотность сложения, новообразования, включения, корневая система, следы деятельности живых организмов, характер перехода в следующий горизонт. Одновременно производят фотографирование, отбирают почвенные образцы (из каждого горизонта), геологические образцы.

После завершения глазомерной съемки, желательно с привлечением крупномасштабных картографических материалов на эту местность,   подготавливается комплексное описание маршрута, сопровождающееся фотографиями и рисунками профилей (рис 1). Его удобно оформить также в виде Протокола (Приложение 1)

 

 

Рис. 1. Поперечный профиль долины реки

 

1.2. Составление плана водоема

Оборудование: буссоль, компас, рулетка, блокнот, карандаш.

Любое исследование водоема начинается с составления плана. Для этого производят съемку местности. Обычно для детальной съемки необходимы буссоль или компас, но можно провести съемку и более простым, правда, и менее точным способом. Самый простой способ – это глазомерная съемка, при которой наши глаза берут на себя функцию приборов (например, буссоли). Для этого обходят водоем по береговой линии по замкнутому контуру. Расстояние между отдельными точками наблюдения измеряют рулеткой или размеренной веревкой, при отсутствии того и другого - шагами. Углы поворотов измеряют по компасу. Детали береговой линии зарисовываются на глаз с обозначением каждого характерного участка.

При составлении плана водоема, например, озера, необходимо отметить:

1. Географическое положение

2. Физико-географические особенности бассейна озера: рельеф, геологическое строение, климат, растительный покров

3. Морфология озера: длина, ширина, глубина.

4. Современная стадия эволюции.

5. Гидрологический режим, качество воды

6. Хозяйственное использование.

7. Экологическое состояние, мероприятия по его охране.

Стадию развития озера устанавливают путем обследования его берегов:

- если берега обрывистые, отмель еще не сформирована – озеро молодое;

- если берега пологие, отмель хорошо выражена, состоит из песка или песчано-глинистого материала – озеро зрелое;

- если берега плоские заболачивающие, отмель илистая, занимает значительную часть площади – озеро в стадии старения.

Сведения о режиме водоема и его хозяйственном использовании можно получить путем опроса местных жителей.

 

 

Гидрологические работы

Измерение уровня воды

 

Наблюдение за уровнем реки

Режим реки меняется не только на протяжении года, но и в различные годы. Полное представление о режиме реки, о наибольшей высоте подъема уровня и водности реки удается получить лишь при многолетних наблюдениях. Эти знание очень важны для проектирования всех гидротехнических сооружений, для рационального использования воды, а также для экологической оценки водосборного бассейна.

Для наблюдений за уровнем воды надо установить на реке так называемый водомерный пост – самую простую гидрологическую станцию (рис.2).

 Водомерный пост состоит из:

- водомерных устройств (свая, рейки);

- постоянных высотных знаков (реперы).

Водомерная рейка представляет собой деревянный брусок длиной 0.5-1м, шириной около 3-5 см и толщиной 2-4 см. Брусок размечают на сантиметры и дециметры и затем устанавливают его в русле реки у берега, наглухо прикрепив к вбитой в русло реки свае или к опоре моста.

Наблюдение производят ежедневно по утрам и вечерам, в одно и то же время, желательно в 8 и 20 часов. Если уровень воды в реке подвержен быстрым и резким изменениям, то наблюдения производят три раза в день: 8, 14 и в 20 часов. Кратко необходимо отмечать сведения о состоянии погоды.

Оформить результаты можно в виде таблиц и графиков.

В маршрутных работах желательно дополнительно определять уровень высоких вод (УВВ). Этот уровень достигается во время многоводных фаз водного режима – весенних снеговых половодьях и летних дождевых паводках. Эта характеристика очень важна для оценки наибольшей водности реки опасности наводнений. Определять УВВ можно по меткам высоких вод - следам высокой воды на крутых берегах, на стволах деревьях, на «валах» остатков растительности и др. Здесь также много могут помочь расспросы старожилов, которые хорошо помнят, до какой высоты и когда поднималась вода.   

 

Рис. 2.  Устройство водомерного поста

 

 

Измерение температуры воды

Определяют температуру воды так называемым родниковым термометром, заключенным в металлическую оправу. Если нет такой возможности, можно пользоваться и обычным бытовым водным термометром, несколько его модернизировав. К нижнему концу термометра нужно прикрепить небольшую емкость (это может быть обыкновенная консервная банка) так, чтобы его оправа упиралась о дно емкости. Чтобы оправа термометра не билась о дно емкости, нужно проложить между ними уплотнитель (например, вату). Назначение этой емкости в следующем: она предохранит от резкого изменения показаний термометра при прохождении через верхние более теплые слои воды, а также через воздух.

К верхнему концу термометра привязывают веревку (линь), размеченную на метры (дециметры и т.д.), принимая во внимание и длину самого термометра. Всегда рекомендуется делать 2 параллельных измерения температуры – сначала в воздухе, затем в воде, и производить их в затененном месте, избегая действия прямых солнечных лучей.

В воде следует делать измерения под самой поверхностью и около дна. При поверхностном измерении в воду погружается лишь нижний конец термометра. По шкале следят, когда конец столбика остановится на одной точке, записывают показания термометра.

Для измерения температуры у дна, термометр опускают на нужную глубину и держат там 3-5 мин., затем быстро вытаскивают термометр и быстро смотрят показания по шкале, причем если шкала с десятыми долями градуса, то смотрят сначала на них, потом уже на целое число градусов.

Если свои исследования вы проводите на озере, то хотя бы в одном пункте (наибольшей глубины или середины озера) желательно детальное измерение температуры по всей вертикали от поверхности до дна. Рекомендуем делать замеры через каждые полметра: сначала измеряют температуру под самой поверхностью, затем на глубине 0.5м, потом 1м, 1.5м, 2м и т.д. до конца. При этом необходимо соблюдать 2 правила: выдерживать термометр на каждой глубине в течение достаточного времени (примерно 3 минуты), затем быстро вытаскивать его и фиксировать температуру. Такое детальное измерение необходимо для того, чтобы узнать, есть ли температурная слоистость и температурный скачок в данном водоеме.

Если измерения температуры проводят на водомерном посту, делают это в то же время, что и наблюдения над уровнем.