ТРИАДА ВОДНОЙ РАМКОВОЙ ДИРЕКТИВЫ
Попытка перевода статьи.
Мартин Дитрих, Олег Гриб, Кишинев, 2023
ТРИАДА ВОДНОЙ РАМКОВОЙ ДИРЕКТИВЫ: самодинамика – ее инициирование, контроль, остановка и внедрение этих процессов с помощью инженерно-биологических методов.
Это руководство (подготовка) подготовлено в рамках проекта «Развитие мощностей для управления водными ресурсами на местном уровне в отдельных регионах Украины», который финансируется Программой консультативной помощи по охране окружающей среды в Центральной и Восточной Европе Федерального министерства окружающей среды, природы, ядерной безопасности и защиты прав потребителей Германии под контролем Федерального ведомства по охране окружающей среды Германии.
В монографии «Триада Водной рамочной директивы: самодинамика – ее инициирование, контроль, остановка – и внедрение этих процессов с помощью инженерно-биологических
методов» предоставляется информация о важности развития водотоков через инициирование, контроль и остановки самодинамики рек для достижения хорошего экологического состояния в контексте ВРД ЕС. Представлены инженерно-биологические методы, устройство (общая информация, ограничения и примеры применения для берегоукрепления и самодинамических процессов) и их значение для триады ВРД ЕС.
Это методы строительства, которые используют растения как строительный материал и
посредством которых можно не только инициировать самодинамические процессы, но и останавливать их в случае необходимости естественным и ресурсосберегающим способом. Кроме того, приведен обзор инструментов водного права для развития (путем самодинамики) водных объектов в Германии и Украине с целью дальнейшего усовершенствования
интегрированного управления водными ресурсами малых и средних рек в Украине по принципу бассейна согласно требованиям ВРД ЕС с учетом опыта Германии.
Введение
Человек может максимально выжить
- три минуты без кислорода,
- три дня без воды,
- три недели без еды
при условии, если другие ресурсы, нужные ему в это время, не ограничено и все ресурсы в целом достаточно качественными и доступными. Следовательно, наличие воды надлежащего качества и достаточное количества имеет первостепенное значение для выживания человека. Вода однозначно важнее, чем обеспечение сельскохозяйственной продукцией.
С помощью Водной рамочной директивы ЕС (ВРД ЕС) в Европе была создана правовая база,
которая должным образом учитывает вышеприведенный факт.
Целью этой директивы является защита водных ресурсов и таким образом защита человека.
Человек может употреблять только пресную воду. Как полезный ресурс пресная вода внутри страны Европы встречается в качестве подземных или же поверхностных вод. Поверхностные воды бывают проточные или стоячие.
В центре внимания этого руководства – проточные воды.
Основное внимание сосредоточено на природных водотоках, искусственные или значительно измененные рассмотрения только вскользь. Независимо от этого ограничения, есть много причин обращать особое внимание на проточные воды, рассматривая весь ландшафт или регион: проточные воды пересекают ландшафт как жизненно важные артерии,
обычно питают стоячие водоемы или пересекают их. В то же время проточные водные объекты включаются в огромное количество интересов использования – совсем частенько противоречивых. В периоды малого количества осадков проточные воды могут
уравновешивать водный баланс местности, а при большом количестве осадков вместе с сопутствующими поймами естественно уменьшать последствия затопления. Возможны также взаимовлияния между проточными и подземными водами.
Учитывая, что вода – это прежде всего также и продукт питания, важной целью ВРД ЕС
есть обеспечение каждого гражданина Европы водой должного качества также и в будущем. Для этого природные проточные воды необходимопривести в хорошее экологическое состояние.
Для этого природные проточные воды необходимо привести в хорошее экологическое состояние.
Важная предпосылка для достижения хорошего экологического состояния такова: эти реки должны
иметь невредимые гидроморфологические взаимосвязи – между стоком, транспортировкой наносов и структурой водных экосистем – на которые люди влияют лишь в незначительной степени. Это так так называемые почти природные воды с невредимой
структурой водных экосистем Эта структура в природных проточных водных объектах во всем
Европе имеет существенные недостатки. Поэтому для достижения хорошего экологического состояния необходимо «восстановить» такие водотоки до состояния, достаточно
приближенного к природному.
С этой целью в следующих разделах сначала еще раз подробнее рассматриваем взаимосвязь
между целями управления, классификацией хорошего экологического состояния и требования к морфологии водных объектов. Кратко представим инструмент для типизации вод, который важен для имплементации ВРД ЕС.На основе этого покажем, как можно пробудить и поддержать силы самовосстановления природы, чтобы восстановить целостные структуры водных экосистем. Эти силы самовосстановления также можно назвать термином «самодинамика». Кратко представим важные рамочные и предельные условия для этого и как их включать в практическое планирование.
Не всюду можно позволить этим силам самовосстановления действовать произвольно. Поэтому в пособии представлены методы обустройства, которые используют растения в качестве рабочего материала и с помощью которых можно не только инициировать такие процессы самовосстановления, а и остановить их в случае необходимости ресурсосберегающим и приближенным к естественным образом.
Это так называемые «инженерно-биологические методы обустройство». Показано, какие рамочные и предельные условия необходимо учитывать при выборе метода устройства, соответствующего конкретному месту. Даны указания, как при необходимости следует ухаживать за образовавшейся растительностью в результате применения этих методов обустройства. В качестве примеров практического использования приведем три метода остановки самодинамических процессов.
Как показывает опыт, только знание правовых взаимосвязей позволяет конструктивно работать с исполнительной властью, избегать юридических конфликтов или находить разумные решения.
проблем. В последней главе рассматриваются правовые инструменты, существующие в Федеративной Республике Германия в связи с созданием структур водных экосистем, приближенных к естественным. Эти инструменты сравниваются с существующими украинскими инструментами как заявка – что именно можно и следовало бы учитывать при имплементации ВРД ЕС В Украинское право.
2. Развитие водных объектов – что это такое?
Термин «развитие» описывает процесс. Каждый процесс начинается с начальной точки – от системы развития. Сам термин ничего не говорит о конечной точке развития, то есть о его цели. Говоря о развитии водных объектов, современное водное хозяйство считает целью водный объект с гидроморфологическими взаимосвязями, максимально приближенными к природным. Под этим понимают такое взаимодействие между стоком, транспортировкой наносов и структурой водного объекта, на которую человек влияет лишь незначительно.
Желательным результатом этого взаимодействия является структура водного объекта, максимально приближенная к природной. Но ее не следует понимать как нечто неизменное, ибо для водотоков, приближенных к природному состоянию, типична также динамика, приближенная к природной. Вместе с этой динамикой со временем изменяются и структуры водного объекта, приближенные к природным (см. раздел 4).
В результате такого развития водного объекта было бы идеально достичь гидроморфологических взаимосвязей, соответствующих системе, которую возможно найти в потенциально естественном состоянии. Потенциально природное состояние – это состояние, которое возникло бы, если бы больше не было загрязнений, вызванных человеком (техно-генных стрессов), а господствовали бы природные условия. Понимание потенциально природного состояния является очень объемным и включает, напр., и локальный биоценоз водотока и его пойм, и состояние химического загрязнения. В языке ВРД потенциально естественному состоянию соответствует термин «референционное состояние» или используется термин «референционные условия». Там он означает очень хорошее экологическое состояние.
Если рассматривают только гидроморфологические особенности, то говорят о потенциально природном состоянии водных объектов. Это следует понимать как целостный, типичный для природной среды водоток с естественной динамикой русла и поймы, которая наступила бы в длительной перспективе при устойчивых климатических условиях, когда построенные сооружения были бы изъяты и исчезли бы все виды использования водным объектом и около него.
На самом деле у наших антропоген измененных водных ландшафтах это состояние очень редко можно встретить или восстановить. Термин «развитие водных объектов» означает прежде всего то, что исходя из фактического состояния водотоков (отличного от природного) человек пытается понемногу приближаться к этому их желаемому состоянию. Степень приближения к целевому состоянию этим термином не определяется. Следующие разделы свидетельствуют: для выражения объема такого приближения именно в ВРГЕС созданы соответствующие критерии через определение целей пользования.
К теме существенно измененных водотоков
Постоянно встречаются попытки разных групп интересов постулировать существование «существенно измененных водных объектов» как инструмент для собственных нужд. Это преследует цель минимизировать степень привлечения ВРД ЕС к ним или вообще оспорить это привлечение. При этом выпускают в виду, что требования признать водный объект как существенно измененный необходимо ограничивать. Признаются лишь вызванные людьми изменения, которые невозможно отменить до конца или частично. Сюда
входят, среди прочего, следующие причины:
- изменения все еще необходимы сегодня для сохранения использования,
- удалить их технически невозможно или
- это связано с излишне большими сложностями.
Изменения, проведенные для того, чтобы безопасное для машин сельское хозяйство было возможным вблизи водных объектов, безусловно, не относятся к следующим причинам. Но обеспечение достаточного запаса питьевой воды однозначно является такой причиной.
Кроме того, следует регулярно проверять, действует ли все еще определение водотока как «существенно измененный». В этом контексте следует контролировать, или напр., соответствующее водопользование, которое повлекло классификацию «существенное изменение», все еще продолжается и поэтому дальше препятствует внедрению мер по достижению хорошего состояния. Если ситуация изменилась, определение «существенное изменение» должно быть отменено.
Из-за этих особенностей химического мониторинга ВРД ЕС применяет второй подход к мониторингу. Он использует организмы водотока в качестве биоиндикаторов. Они со временем способны интегрировать влияние внешней среды. Для этого проводится оценка, является ли локальный биоценоз достаточно приближен к природному состоянию, то есть соответствует ли ожиданиям, каким бы был состояние водного объекта при условии незначительного или отсутствующего влияния человека на него. Здесь ВРД ЕС ограничивается 4 группами организмов: водные макрозообентосы, рыбы, водные макролиты/фитобентосы и планктонные водоросли.
Однако эта стратегия работает, особенно для рыб и водных макрозообентосов, только когда
водотоки имеют достаточно естественные гидроморфологические взаимосвязи, а следовательно, и достаточно природная структура водной экосистемы. В контексте ВРД ЕС используются гидроморфологические компоненты качества. Для проточных водных объектов здесь действуют:
водный баланс:
сток и динамика стока,
сообщение с подземными водными объектами;
проходимость водного объекта;
морфологические условия:
изменение глубины и ширины,
структура и субстрат русла,
Структура прибрежной зоны.
Следует заметить, что для гидроморфологических компонентов качества приведены не только критерии, входящие в структурное картирование (см. раздел 4.5), но и те, что вместе с критериями «сток и динамика стока» являются двигателем развития водотока: если проходимость учитывает в т.ч. перемещение осадков, то сток и его динамика существенно определяют структуру водного объекта и поймы. Поэтому в контексте ВРД ЕС структуру водотока не следует понимать как нечто статическое. Это четко показывает важность (приближенного к естественного) развития в контексте ВРД ЕС: морфологию природных вод, не имеющих хорошего экологического состояния и содержат недостатки в гидроморфологических взаимосвязях и структуре водного объекта, следует развивать до тех пор, пока они не перестанут ограничивать достижения хорошего экологического состояния.
Самодинамические процессы – что это означает?
На практике зарекомендовало себя такое определение: понятие «самодинамика» описывает
процессы, при которых водный объект сам по себе формирует (восстанавливает) структуры, соответствующие своего типа, под действием силы проточной воды и связанных с этим донных перемещений или и смещение самого дна и берегов или препятствий их деградации.
В водных объектах с гравийным дном деградация означает заполнение гравийных промежутков
мелким материалом – то есть потерю экологической качества важных элементов дна русла как среды обитания гидробионтов.
Поэтому самодинамические процессы необходимы для развития водных объектов, приближенных к природным. По своей природе они с эрозионными процессами.
В вышеприведенном определении понятия «самодинамика» отражены два типа самодинамических процессов:
- Самодинамические процессы, сопровождающиеся боковыми смещениями.
- Самодинамические процессы, почти не связанные с боковыми смещениями, а характеризуются изменением структур дна и процессами донных перемещений.
Изложение не претендует на полноту, а предназначено только для рассмотрения основных характеристик.
Самодинамические процессы, сопровождаются боковыми смещениями
Поскольку водные объекты, морфологически деградированные из-за человеческой деятельности, в основном были также и выпрямлены, поэтому вследствие процессов самодинамики может вернуться их естественная степень извилистости (меандрирование). Движением таких самодинамических процессов являются, в частности, паводки достаточной частоты, которые
влекут, как минимум, полный расход воды.
Особенно интенсивное влияние могут оказать так называемые катастрофические наводнения, которые связаны с расходами значительно большими, чем пропускная способность русла .
Однако густая лесистость вдоль берегов, особенно на небольших реках, может
значительно замедлить такие смещения или даже предотвратить их в течение длительных периодов времени.
В потенциально приближенном к природному состоянии при среднем уровне воды водотоки обычно имеют значительно большую ширину, чем в антропогенно измененном состоянии, и большей частью менее глубоко врезаны в рельеф. При восстановлении естественного меандрирования русла часто становятся более плоскими и одновременно шире. Могут возникать структуры среды обитания достаточного качества и количества, характерные для типа водного объекта.
Самодинамические процессы, почти не связаны с боковыми смещениями
В той же степени, как водотоки восстанавливают свою естественную извилистость и ширину возрастают, например, вариативность глубины и разнообразие субстрата. Мертвая древесина в водном объекте может поддерживать формирование таких структур.
Природные изменения расхода воды в течение года сопровождаются изменением скоростей течения.
Это может привести к перераспределению донных наносов и изменения вариативности глубины и
разнообразия субстрата, соответствующих типу водного объекта. В водных объектах с гравийным дном предупреждается деградация важнейших структур дна. В целом структура отложений будет сохранена.
Эти процессы и их экологические последствия не зависят от боковых смещений. Даже если
состояние водного объекта потенциально приближенное к естественному, эти процессы будут выражены по-разному в зависимости от типа водотока.
Суммируя, можно утверждать, что для самодинамических процессов можно выделить в
в основном две сферы влияния:
- «Самовосстановление» деградированных водотоков преимущественно за счет боковых смещений.
- После самовосстановления «поддержка динамики» вследствие донных перемещений.
В случае идеального развития водотока через
самодинамические процессы процесс 1 создает
предпосылки для процесса 2.
Внимание
- Процесс 1 в основном никогда не останавливается, очень интенсивные наводнения вызывают (повторные) смещения русла. Однако, достигнув естественного развития русла и ширины водотока, соответствующей его типу, он отступает перед процессом 2.
- Сам по себе процесс 2 не может создать морфологически полноценные пойменные структуры.
- Переход от процесса 1 к процессу 2, вероятно, зависит от типа водотока.
- Развитие водотока с вмешательством экскаватора успешно, как правило, только в том случае, если созданы предпосылки для осуществление процессов 1 и 2.
4.3. Самодинамические процессы: как спланировать то, что невозможно планировать – искусство учиться у водотока
Самодинамические процессы в основном являются
комплексными,
случайными,
сформированными отдельными событиями,
а стохастическое проявление динамики русла, ее места и времени спланировать невозможно. В дополнение к катастрофических наводнений мертвая древесина – особенно в небольших водотоках – кажется, оказывает значительное влияние как на направление перемещений, так и на интенсивность процесса. Кроме того, наблюдения показывают, что для того, чтобы способствовать самодинамическим процессам, течение воды должно быть турбулентной.
Поэтому не удивительно, что в настоящее время не существует детерминированной модели, которая предусматривала бы результаты самодинамических процессов достаточно точно
с точки зрения интенсивности и масштаба. Такой модели должны совмещать гидравлическую 3D-модель с 3D-моделью транспортировки наносов.
За пределами существующих модельных подходов тоже возможны разве что приблизительные оценки.
Так как практикующим специалистам планировать развитие водного объекта с использованием самодинамических процессов, если математические модели недоступны или дают недостаточные результаты?
Решение: из простого сравнения водотоков становится понятно, что существует ряд факторов, которые усложняют самодинамические процессы или делают их практически невозможными. Первый этап – распознать эти факторы. Для этого следует внимательно рассмотреть и сравнить водотоки в целом (так сказать, от истока до устья) при различных ситуациях стока. Этот шаг не требует ни одного математического моделирования – только знаний о том, как гидроморфологические взаимосвязи водного объекта реагируют на внешние воздействия.
На втором этапе эти факторы следует устранить или максимально свести к минимуму соответственно к существующим рамочным и предельным условиям. Таким образом, должны быть созданы предпосылки для наиболее оптимального течения самодинамических процессов. Даже если удастся минимизировать эти факторы и изменить рамочные и граничные условия оптимально, следует учесть, что некоторые типы водных объектов развиваются не очень активно. Однако чем меньше удастся оптимизировать рамочные и граничные условия, тем дольше может продолжаться смена водного объекта в результате самодинамических процессов.
Что касается самодинамических процессов типа 1, то, как правило, должно быть достаточно пространства для их развития. К тому же нужно запастись значительным количеством терпения (обычно измеряется годами).