Цели и методика исследований

Цели исследований:

1) установление роли притоков р. Волги в формировании ее гидрологического режима от верховьев до Иваньковского водохранилища в период летней межени;

2) определение изменчивости некоторых гидрохимических свойств воды в р. Волге по ее длине на этом участке;

3) выявление зон и источников загрязнения Волги.

Для достижения поставленных трех целей использовались соответственно следующие методические подходы.

1) Для определения характеристик стока в бассейне Верхней Волги были определены расходы в устьях 30 притоков р. Волги. Расходы измерялись с использованием гидрометрической вертушки ГР-21 М (тарировка Государственного гидрологического института), устанавливаемой на штанге. Гидрометрические створы выбирались на прямых суженых участках рек вне зоны подпора Волги. При необходимости русло расчищалось от водной растительности, карчей и валунов. В отдельных случаях (на ручьях) русло упорядочивалось и канализовалось подручными средствами.

Промеры глубин в гидрометрических створах выполнялись наметкой с 10-сантиметровыми делениями в два хода (в прямом и обратном направлении). Положение промерных и скоростных вертикалей определялось по размеченному тросу или с помощью лазерного дальномера (при ширине реки более 20 м).

При глубинах более 0,7 м работы выполнялись с резиновой лодки, фиксируемой якорными или береговыми тросами.

Количество промерных и скоростных вертикалей назначалось в зависимости от ширины реки [13]. Вертушка на вертикалях устанавливалась на глубине 0,6 h от поверхности воды (где h – глубина вертикали). Продолжительность измерения в одной точке составляла не менее 100 с.

По результатам промерных работ определялись основные гидравлические параметры русла: ширина В (м); площадь водного сечения ω (м²); средняя глубина h_ср=ω/В (м); максимальная глубина h_max (м). Расход воды Q (м³/с) вычислялся аналитическим способом [13]. Средняя скорость течения вычислялась по формуле v=Q/ω (м/с).

Следующим этапом измерений является определение площадей водосборов рек-притоков по карте и установление модуля стока в бассейнах притоков.

2) В настоящее время согласованные во времени наблюдения за качеством воды на исследуемом участке реки Волги проводятся всего лишь в двух пунктах контроля: во Ржеве и в Твери (см. раздел 2.1). Данные двух пунктов наблюдений не дают возможности проследить за изменением показателей качества волжской воды по длине реки. Для того чтобы полу­чить информацию о характере пространственного изменения некоторых гидрохимических характеристик реки в меженный период, было предпринято обследование 450 километрового участка верхнего течения Волги, а также ее притоков с использованием плавсредств. Передвижение по воде в пределах Верхневолжского водохранилища осуществлялось на катере, ниже Бейшлота – на плотах. Исследование первых 10 км течения Волги от истока до впадения в оз. Стерж, а также последних 85 км от р. Холохольни до Твери проводилось с использованием автотранспорта.

Пробы воды отбирались в р. Волге выше впадения притоков (на 100-200 м), в устьях самих притоков и ниже впадения притоков (на 1 км), а также выше и ниже крупных населенных пунктов. Пробы воды наливались в 2 пластиковые бутылки по 0,5 л, в одну из которых добавлялся 1 мл хлоро­форма.

На месте отбора определялись: температура воды, прозрачность по диску Секки диаметром 30 см (за исключением притоков, глубина которых была меньше глубины прозрачности), цвет воды (в отдельных пунктах), рН и удельная электропроводность.

Сразу же после отбора пробы часть ее (из бутылки без консерванта) объемом около 200 мл фильтровалась через мембранный фильтр с размером пор 0,45 мкм для последующего определения содержания растворенных и взвешенных микроэлементов.

Пробы отправлялись в лабораторию гидроэкологии Тверского государственного технического университета автотранспортом не позднее 2 дней после отбора. В лабораторных условиях пробы анализировались по следующим показателям: цветность – по хром-кобальтовой шкале на фотоколориметре ФЭК-56 М; рН – потенциометрически на иономере И-120.2; различные формы азота и фосфора – фотометрически с использованием спектрофотометра DR-2010 и комплекта прилагаемых к нему реактивов: азот аммония (с реактивом Несслера), азот нитритов (с реактивом Nitra Ver 3), азот нитратов (с реактивом Nitra Ver 5 b), общий азот (добавлением окислителя и последующим определением нитратов), общий фосфор (определялся в нефильтрованных пробах добавлением окислителя и последующим определением фосфатов с реактивом Phos Ver 3); натрий – потенциометрически с использованием ион-селективного электрода на иономере И-120.2. Микроэлементы (растворенные и взвешенные) в водеопределялись методом атомной абсорбции.

Результаты экспедиции августа 2005 г. сопоставлялись с результатами экспедиции июня 2003 г. В 2003 г. анализы отобранных проб проводились в лабораториях ТГТУ и ТЦГМС.

3) Выявление зон загрязнения Волги производится путем сравнения результатов анализа воды с нормативными значениями, т.е. предельно допустимыми концентрациями (ПДК) различных веществ в воде водоемов. Необходимо учитывать, что источники загрязнения могут быть как антропогенного, так и природного происхождения. Для установления возможных природных источников «загрязнения» воды была применена методика гели­евой съемки.

Гелий – газ внутриземного, эндогенного происхождения. Он является информативным индикатором геологических процессов, связанных с массопереносом вещества в верхней части литосферы. Гелий мигрирует к поверхности Земли вместе с растворами, циркулирующими в зоне тектонических разломов. Следовательно, повышенные концентрации гелия, растворенного в подземных или поверхностных водах, позволяют выявить и трассировать разломы земной коры, которые могут являться источником загрязнения воды эндогенными веществами.

Пробы воды на гелий отбирались наливным циркуляционным способом: вода наливалась через силиконовую трубку, опущенную в пробозабор­ную бутылку до дна. После примерно трехкратной замены объема воды в бутылке проба герметизировалась. Герметизация наполненных поверх горлышка бутылок (0,5 л) производилась резиновой пробкой при вставленной внутрь проволоке. При нажатии на пробку лишняя вода выливалась в щель, и пробка устанавливалась в наиболее глубоком положении [14].

Пробы на гелий взяты в карстовом озере Большие Ветрицы и в 4 источниках подземных вод, выходящих на поверхность по берегам р. Волги.