Обеспечение экологической безопасности природно-технических систем бассейнов малых рек в условиях Крымского полуострова

ОБЕСПЕЧЕНИЕ 
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ 
БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ 
СИСТЕМ БАССЕЙНОВ 
МАЛЫХ РЕК В УСЛОВИЯХ 
КРЫМСКОГО ПОЛУОСТРОВА

Т.В. ИВАНКОВА

Москва 
ИНФРА-М 
2023

МОНОГРАФИЯ

УДК 574(075.4)
ББК 20.18
 
И19

Иванкова Т.В.

И19 
 
Обеспечение 
экологической 
безопасности 
природно-технических 
си -

стем бассейнов малых рек в условиях Крымского полуострова : монография / 
Т.В. Иванкова. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 171 с. — (Научная мысль). — 
DOI 10.12737/1903315.

ISBN 978-5-16-018006-9 (print)
ISBN 978-5-16-111011-9 (online)
Монография посвящена проблемам обеспечения экологической безопасно-

сти природно-технических систем бассейнов малых рек. Автором использован 
бассейновый подход для оценки экологического состояния малой горной реки, 
в бассейне которой интенсивно используются как поверхностные, так и подзем-
ные воды. В основу исследований положен фактический материал, полученный 
в ходе полевых и камеральных работ.

Представлены комплексная эколого-хозяйственная характеристика бассей-

на типичной малой горной реки Альмы Крымского полуострова, классифика-
ция земель бассейна, оценка степени нагрузки и напряженности экологической 
ситуации, выполненные расчетными методами. Предложены рекомендации 
по охране природной среды в бассейне реки. Автором разработаны критерии 
экологической безопасности природно-технической системы малой реки в за-
висимости от текущей водообеспеченности для горной, предгорной и равнин-
ной территорий бассейна как объемы допустимого изъятия речного стока. 
Представлены рекомендации по совершенствованию системы управления при-
родно-технической системой бассейна реки, направленные на сокращение ан-
тропогенного воздействия на водосборную территорию, а также рекомендации 
и мероприятия по восстановлению экологически благоприятного состояния.

Предназначена для специалистов в области рационального использования 

природных ресурсов, научных работников, преподавателей вузов, студентов, 
обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01, 08.04.01 «Строительство», 
20.03.02 «Природообустройство и водопользование», а также широкого круга 
читателей, интересующихся водными ресурсами, экологией и географией.

УДК 574(075.4) 

ББК 20.18

Р е ц е н з е н т ы:

Чалов Р.С., доктор географических наук, профессор, профессор кафедры гидро-

логии суши, главный научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории 
эрозии почв и русловых процессов имени Н.И. Маккавеева Московского государственного 
университета имени М.В. Ломоносова;

Кочуров Б.И., доктор географических наук, профессор, ведущий научный 

сотрудник отдела физической географии и проблем природопользования Института 
географии Российской академии наук;

Исаева С.Д., доктор технических наук, профессор, заведующий отделом эко-

системного водопользования Всероссийского научно-исследовательского института 
гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова;

Суздалева А.Л., доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры инженерных 
изысканий и геоэкологии Национального исследовательского Московского 
государственного строительного университета

ISBN 978-5-16-018006-9 (print)
ISBN 978-5-16-111011-9 (online)
© Иванкова Т.В., 2023

Данная книга доступна в цветном  исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium

Ivankova T.V. 
 
 
Ensuring environmental safety of natural and technical basin systems small rivers in 
conditions of the Crimean peninsula : monograph / T.V. Ivankova. — Moscow : INFRA-M,
2023. — 171 p. — (Scientifi c Idea). — DOI 10.12737/1903315.

ISBN 978-5-16-018006-9 (print)
ISBN 978-5-16-111011-9 (online)
The monograph is devoted to the problems of ensuring environmental safety 
of natural and technical systems of small river basins. The author uses a basin 
approach to assess the ecological state of a small mountain river where both surface 
and groundwater are intensively used. The research is based on factual material 
obtained during fi eld and desk work performed on the territory of the Bakhchisarai 
district of the Republic of Crimea.
The book presents a comprehensive ecological and economic characteristics of the 
basin of a typical small mountain river Alma as exemplipied in the Alma river of the 
Crimean Peninsula, the classifi cation of the basin lands, the degree of stressand tension 
of the ecological situation performed by computational methods. Recommendations 
for protection of the natural environment in the river basin are proposed. The author 
has developed criteria for environmental safety of the natural and technical system 
of a small river depending on the current water availability for the mountainous, 
foothill and plain territories of the basin as the volume of permissible withdrawal of 
river runoff . Recommendations on improving the management system of the natural 
and technical system of the river basin aimed at reducing anthropogenic impact on 
the catchment area, as well as suggetions and measures to restore an environmentally 
favorable state are presented. 
The book is intended for specialists in the fi eld of rational use of natural resources, 
researchers, university teachers, students of higher educational institutions studying 
in the areas of 08.03.01, 08.04.01 Construction, 20.03.02 Environmental management 
and water consumption as well as a wide range of readers who are interested in water 
resources, ecology and geography.

ISBN 978-5-16-018006-9 (print)
ISBN 978-5-16-111011-9 (online)
© Ivankova T.V., 2023

Th is book is available in color in the electronic 
library system Znanium

R  e  v  i  e  w  e  r  s :
Chalov R.S., Doctor of Geography, Professor of the Department of Terrestrial 
Hydrology, Chief Researcher of the Research Laboratory of Soil Erosion and Channel 
Processes named after N.I. Makkaveev Moscow State University named after 
M.V. Lomonosov;
Kochurov B.I., Doctor of Geography, Professor, Leading Researcher of the Department 
of Physical Geography and Environmental Problems, Institute of Geography 
of the Russian Academy of Sciences;
Isaeva S.D., Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department 
of Ecosystem Water Use of the All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering 
and Land Reclamation named after A.N. Kostyakov;
Suzdaleva A.L., Doctor of Biological Sciences, Professor of the Department 
of Engineering Surveys and Geoecology, National Research Moscow State University 
of Civil Engineering

Список сокращений

АН — антропогенная нагрузка
БД — база данных
БС — Балтийская система
ВОС — водопроводно-очистные сооружения
ВХБ — водохозяйственный баланс
ВХК — водохозяйственный комплекс
ВХУ — водохозяйственный участок
ВОС — водопроводные очистные сооружения
ГИС — геоинформационная система
ГТС — гидротехнические сооружения
МПК ГИС — многофункциональный программный комплекс 
геоинформационной системы
НС — насосная станция
ПТС — природно-техническая система
СКИОВО — схема комплексного использования и охраны 
водных объектов
СКК — Северо-Крымский канал
ФГБУ — федеральное государственное бюджетное учреждение
ЮБК — Южный берег Крыма

Введение

Актуальность исследования определяется наличием проблемы 
экологической безопасности природно-технических систем бас-
сейнов малых рек Крымского полуострова, низким техническим 
уровнем безопасности объектов городского, водохозяйственного 
и транспортного строительства, отсутствием научных основ алго-
ритмов построения имитационных моделей ранжирования и про-
гнозирования остаточного жизненного цикла объектов природно-
технических систем.
Устойчивость природно-технических систем бассейнов малых 
рек обеспечивается способностью сохранять свою структуру 
и функциональные свойства при естественно-природных и антро-
погенно формируемых воздействиях объектами городского, водо-
хозяйственного, транспортного строительства. Различные источ-
ники трактуют термин «природно-техническая система» (ПТС) как 
упорядоченная совокупность взаимодействующих естественных 
и искусственных компонентов, сформировавшихся на некой тер-
ритории в результате строительства и эксплуатации объектов, ин-
женерных и иных сооружений и технических средств, взаимодей-
ствующих с компонентами природной и социальной среды.
Территория Республики Крым относится к субъектам РФ 
с низкой водообеспеченностью речным стоком. После перекрытия 
Украиной в 2014 г. Северо-Крымского канала в Крыму возник 
острый дефицит пресной воды. В создавшихся условиях весьма ак-
туальной задачей стало обеспечение благоприятных условий жиз-
недеятельности населения путем сохранения экологической без-
опасности природно-технических систем Крыма. На полуострове 
в качестве таких систем выступают бассейны малых рек.
Недостаточная изученность источников загрязнения поверх-
ностных вод реки Альмы, отсутствие постоянного экологического 
мониторинга и прогнозирования качества воды в водных объектах 
и состояния водохозяйственного и транспортного строительства, 
расположенных в ее бассейне, усугубляет ситуацию. В настоящее 
время контроль за качеством воды реки и поверхностных вод 
в бассейне ограничивается отбором проб ручным методом один раз 
в квартал, мониторинг за транспортными сооружениями (мостовые 
переезды) по руслу реки не ведется. Существующие методы мони-
торинга не дают решения в прогнозировании экологической си-
туации, поэтому тема «научные основы обеспечения экологической 
безопасности природно-технических систем бассейнов малых рек 
в условиях Крымского полуострова» является актуальной научной 

и практической проблемой для столицы Республики Крым — 
г. Симферополя и других крупных городов Крыма.
Наиболее значимые работы, посвященные оценке состояния 
и мониторинга экологической безопасности природно-технических 
систем, в том числе включающих водохозяйственные комплексы, 
выполнили следующие ученые: Авакян А.Б., Вернадский В.И., Да-
нилов-Данильян В.И., Кизяев Б.М., Осипов В.И., Таратунин А.А., 
Теобальд В., Федоров М.П., Хруцкий К.С., Хубларян М.Г.
Экологической безопасностью природно-технических систем, 
формируемых объектами строительства, городского хозяйства 
и водохозяйственных комплексов РФ, занимались как российские 
ученые: Волшаник В.В., Графкина М.В., Карпенко Н.П., Ко-
чуров Б.И., Олиферов А.Н., Пупырев Е.И., Слесарев М.Ю., Сме-
танин В.И., Суздалева А.Л., Теличенко В.И., Ткачев Б.П., Фро-
лова Н.Л., Щербина Е.В., так и зарубежные авторы: Ceballos G., 
Fidelis T., Haworth B., Hjoerland B., Richard T.T. Forman, Thiloi D. 
и др.
Изучением малых рек, их состоянием и экологическими проб-
лемами, антропогенными воздействиями, опасными проявлениями 
и управлением русловыми процессами занимались: Булатов В.И., 
Дальков М.П., Лапшенков В.С., Магамедзагиров З.М., Малик Л.К., 
Романов М.В., Тимченко З.В., Чалов С.Р., Черняев А.М. и др.
В существующих моделях не учитывалось прогнозирование эко-
логической безопасности урбанизированных территорий с оценкой 
остаточного технического ресурса сооружений. Ранжирование объ-
ектов по классам опасности и расчет их остаточного ресурса, про-
гнозирование нагрузки на природно-техническую систему дает 
реальную картину состояния экологической ситуации в бассейне 
реки.
В ходе исследования, сбора материала и его обработки автор 
постоянно консультировалась со следующими специалистами: 
В.А. Волосухиным — заслуженным деятелем науки РФ, д-ром тех-
нических наук, профессором, директором Института безопасности 
гидротехнических сооружений; Ю.Я. Потапенко — д-ром геол.-ми-
нерал. наук, профессором Карачаево-Черкесского госуниверситета 
имени У.Д. Алиева; Л.Н. Фесенко — д-ром техн. наук, профессором 
кафедры «Водное хозяйство, инженерные сети и защита окру-
жающей среды» Южно-Российского государственного политехни-
ческого университета (НПИ) имени М.И. Платова.
Всем перечисленным ученым автор выражает искреннюю бла-
годарность за помощь, плодотворное сотрудничество и конструк-
тивную критику.

Introduction

The relevance of the study is determined by the presence of the 
problem of environmental safety of natural and technical basin systems 
of small rivers of the Crimean Peninsula, the low technical level 
of safety of urban, water and transport construction facilities, the lack 
of scientific foundations of algorithms for constructing simulation 
models for residual life cycle ranking and forecasting of natural 
and technical systems.
The stability of natural and technical systems of small river basins 
is ensured by the ability to maintain its structure and functional 
properties under natural and anthropogenic infl uences by objects of 
urban, water management, transport construction. The term “natural-
technical system” is interpreted of interacting natural and artifi cial 
components formed on a certain territory as a result of the construction 
and operation of facilities, engineering and other structures and 
technical means interacting with the components of the natural and 
social environment.
The territory of the Republic of Crimea belongs to the subjects of 
the Russian Federation with low water supply by river fl ow. There is 
an acute shortage of fresh water in the North Crimean Canal in Crimea 
after the overlap by Ukraine in 2014. In the current conditions, it has 
become a very urgent task to ensure favorable living conditions for 
the population by preserving the ecological safety of the natural and 
technical systems of the Crimea. On the peninsula basins of small rivers 
fulfi l functions of such systems.
Insuffi  cient knowledge of the sources of pollution of the surface 
waters of the Alma River, lack of constant environmental monitoring 
and forecasting of water quality in water bodies and the state of water 
management and transport construction located in its basin aggravates 
the situation. Currently, monitoring of the river water quality and 
surface water in the basin is limited to manual sampling once a quarter, 
monitoring of transport facilities (bridge crossings) along the riverbed 
is not conducted. The existing monitoring methods do not provide 
solutions in predicting the ecological situation, therefore the topic 
“scientifi c foundations for ensuring environmental safety of natural and 
technical systems of small river basins in the conditions of the Crimean 
Peninsula” is an urgent scientifi c and practical problem for the capital 
of the Republic of Crimea — Simferopol and other large cities of the 
Crimea.
The most signifi cant works devoted to the assessment of the state and 
monitoring of environmental safety of natural and technical systems, 
including those involving water management complexes, were carried 

out by the following scientists: Avakian A.B., Vernadsky V.I., Danilov-
Danilyan V.I., Kizyaev B.M., Osipov V.I., Taratunin A.A., Theobald V., 
Fedorov M.P., Khrutsky K.S., Khublaryan M.G.
Environmental safety of natural and technical systems formed by 
the objects of construction, urban economy and water management 
complexes of the Russian Federation were engaged in studies of 
Russian scientists: Volshanik V.V., Grafkina M.V., Karpenko N.P., 
Kochurov B.I., Oliferov A.N., Pupyrev E.I., Slesarev M. Yu., Smetanin 
V.I., Suzdaleva A.L., Telichenko V.I., Tkachev B.P., Frolova N.L., 
Shcherbina E.V. and foreign authors: Ceballos G., Fidelis T., Haworth 
B., Hjoerland B., Richard T.T. Forman, ThiLoi D., etc.
Bulatov V.I., Dalkov M.P., Lapshenkov V.S., Magamedzagirov Z.M., 
Malik L.K., Romanov M.V., Timchenko Z.V., Chalov S.R., 
Chernyaev A.M. and others were engaged in the study of small rivers, 
their state and environmental problems, anthropogenic impacts, 
dangerous consequences and management of river mechanics.
The existing models do not take into account the prediction of 
environmental safety of urbanized territories with an assessment of the 
residual technical resource of structures. Ranking of objects by hazard 
classes and calculation of their residual resource, load forecasting on 
the natural and technical system gives a real picture of the state of the 
ecological situation in the river basin.
During the research, collection of material and its processing, 
the author constantly consulted with the following specialists: 
V.A. Volosukhin — Honored Scientist of the Russian Federation, Doctor 
of Technical Sciences, Professor, Director of the Institute of Safety of 
Hydraulic Structures; Yu.Ya. Potapenko — Doctor of Geol-mineral 
Sciences, Professor of Karachay-Cherkess State University named after 
U.D. Aliyev; L.N. Fesenko — Doctor of Technical Sciences, Professor 
of the Department “Water Management, Engineering Networks and 
Environmental Protection” of the South Russian State Poly-Technical 
University (NPI) named after M.I. Platov. The author expresses sincere 
gratitude to all the listed scientists for their help, fruitful cooperation 
and constructive criticism.

Глава 1
ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ БАССЕЙНОВ 
МАЛЫХ РЕК РЕСПУБЛИКИ КРЫМ В УСЛОВИЯХ 
ВОЗРОСШИХ ТЕХНОГЕННЫХ НАГРУЗОК

Крымский полуостров находится на стыке умеренного и субтропического 
поясов Евразии. Климатические условия обусловили 
ограниченность запасов поверхностных вод и необходимость их рационального 
использования. Важным ресурсом питьевых вод являются 
артезианские бассейны предгорно-равнинных территорий, 
нуждающиеся в строгом регулировании объемов добычи и защите 
от антропогенного загрязнения.

1.1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ

1.1.1. Климатические условия Крымского полуострова
Основным фактором формирования поверхностного стока явля-
ется климат. «Крымский полуостров расположен в зоне недостаточ-
ного увлажнения, на крайнем юге — зона умеренно-климатического 
пояса, граничащего с субтропическим. Засушливость — характерная 
черта климата. Несмотря на относительно небольшие размеры по-
луострова, климатические условия в пределах отдельных его частей 
имеют существенные различия» [94]. В основном это было связано 
с географическим положением полуострова и особенностями мест-
ности. Четко выделяются три основных климатических района: 
равнинно-степной, горно-лесной и южнобережный.
Равнинная часть Крыма, являющаяся продолжением южной 
украинской степи, «характеризуется умеренно континентальным 
климатом с короткой снежной зимой и умеренно засушливым 
летом. Средняя температура самого холодного месяца (января) ва-
рьируется от –0,1 до –2,9°C, а самого теплого (июля) — от +22,1 
до +23,8°C. Годовое количество осадков составляет 308–403 мм» 
[94]. Количество осадков, выпадающих в пределах полуострова, 
изменяется от 350 до 1300 мм. В равнинной части примерно 60% 
годовой суммы осадков выпадает в теплый период года. Для Крыма 
характерны ливни очень большой интенсивности.

1.1.2. Гидрографическая сеть Крыма
Гидрографическая сеть Крыма состоит из поверхностных ес-
тественных и искусственных водных объектов [5]. Естественные 

водные объекты включают: водотоки (реки, ручьи, балки) и озера. 
Искусственные водные объекты представлены каналами (Северо-
Крымский канал, межхозяйственные и внутрихозяйственные ка-
налы, коллекторы), водохранилища и пруды (рис. 1.1) [94].

Риc. 1.1. Схема водоснабжения и водоотведения Республики Крым 
(предоставлено ГУП «Вода Крыма»)

Реки на территории Крыма распространены крайне неравно-
мерно, что обусловлено климатическими условиями и рельефом 
(горы и равнины). «Горы занимают юго-восточную треть полуострова 
и представлены тремя грядами, протянувшимися параллельно Чер-
номорскому побережью с юго-запада на северо-восток. Самым вы-
соким среди них является Главный горный хребет, имеющий длину 
150 км» [94]. В его центральной части находится наивысшая точка 
Крыма — гора Роман-Кош (1545 м). Для Главной гряды характерны 
плоские вершины — яйла, сложенные известняками и обладающие 
типичным карстовым рельефом. Осадки, выпадающие на яйлу, 
поглощаются карстовыми полостями и ниже на склонах выходят 
в виде многочисленных родников, питающих основные реки Крыма. 
Реки южного склона Главной гряды короткие, но являются главным 
источником пресной воды для южного берега Крыма. Реки северного 
склона пересекают Внутренний и Внешний горные хребты, впадая 
в Черное и Азовское моря. Водораздел между ними проходит через 
Симферопольское поднятие [94].