авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Эколого-гидрологическая оценка состояния речных водосборов для уточнения комплекса водоохранных мероприятий (на примере воронежской области)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Щербинина Светлана Васильевна

ЭКОЛОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ

РЕЧНЫХ ВОДОСБОРОВ ДЛЯ УТОЧНЕНИЯ КОМПЛЕКСА

ВОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

(на примере Воронежской области)

25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Воронеж - 2006

Работа выполнена на кафедре физической географии Воронежского

государственного педагогического университета

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Смольянинов Владимир Митрофанович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Кумани Михаил Владимирович

кандидат географических наук, доцент

Дмитриева Вера Александровна

Ведущая организация: Белгородский государственный

университет

Защита диссертации состоится 5 декабря 2006 г. в 1530 на заседании диссертационного совета ДМ 212.036.02 при Воронежском государственном педагогическом университете, по адресу: 394043 г. Воронеж, ул. Ленина, д. 86, ауд. 408.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки

Воронежского государственного педагогического университета

Автореферат разослан 4 ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат географических наук, В.И. Шмыков

доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Важнейшей задачей концепции устойчивого экологически безопасного развития Российской Федерации является обеспечение населения, а также промышленного и сельскохозяйственного производства водными ресурсами в необходимом количестве и требуемого качества. В регионах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду при решении проблемы экологически безопасного водопользования большое значение имеет эколого-гидрологическая оценка состояния речных водосборов. На формирование водных ресурсов в большинстве регионов России в последние два десятилетия значительное влияние оказывают снижение объемов и эффективности природоохранной деятельности в условиях новых форм ведения хозяйства. Результатом этих эколого-экономических изменений являются нарушение средоформирующих и ресурсовоспроизводящих функций геосистем, снижение качества водных ресурсов, изменение режима и количества основных составляющих водных ресурсов – поверхностных и подземных вод. Одновременно отмечаются ухудшение качества водоснабжения населения и увеличение его заболеваемости.

Это касается, прежде всего, регионов, где отмечается разноплановая хозяйственная деятельность человека, а также существует природная предрасположенность территории к возникновению водно-экологических проблем, что приводит водные объекты к неудовлетворительному экологическому состоянию. К таким регионам относится Воронежская область, где отмечаются загрязнение поверхностных и подземных вод, ухудшение состояния малых и средних рек, снижение уровней подземных вод в результате интенсивного отбора из основных водоносных горизонтов.

Целью исследования является разработка методики эколого-гидро­логи­­ческой оценки состояния речных водосборов на основе применения многомерного статистического анализа и методов определения эколого-гидроло­ги­чес­кого риска для территории Воронежской области.

Для достижения этой цели решались задачи:

1. Выявление основных природных и антропогенных показателей эколого-гидро­логи­ческого состояния водосборов малых и средних рек на основе многомерного статистического анализа.

2. Типизация речных водосборов района исследования по основным природным и эколого-гидрологическим показателям.

3. Определение площади урбанизированной территории на речных водосборах в Воронежской области.

4. Анализ эколого-гидрологического риска; районирование региона исследований по его величине.

5. Уточнение комплекса водоохранных мероприятий, улучшающих эколого-гидрологическое состояние речных водосборов.

В качестве объекта исследования выбраны малые и средние водосборы рек Воронежской области, рассматриваемые как географические системы, элементами которых являются взаимосвязанные: природные условия, хозяйство и население, а ведущим системообразующим фактором – водохозяйственная деятельность человека.

Предметом исследования являются процессы, происходящие под влиянием хозяйственной деятельности человека и вызывающие изменения в эколого-гидрологическом состоянии территории Воронежской области.

В теоретическом и методологическом отношении диссертация основывается на современных представлениях в географической науке о системоформирующей роли речного стока, структуре и функциях водосборов, выявлении, ранжировании и картографировании состояния природных вод, определяющих условия жизни людей и функционирование экологических систем (А.Н. Антипов, Г.В. Бачурин, М.А. Великанов, А.М. Владимиров, В.Е. Водогрецкий, В.С. Вуглинский, В.Г. Глушков, С.В. Долгов, К.Н. Дьяконов, Н.И. Коронкевич, Л.М. Корытный, П.С. Кузин, А.Г. Курдов, А.Ю. Ретеюм, И.А. Шикломанов).

Информационной базой диссертационного исследования явились статистические материалы: Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Воронежской области, Государственной водной службы и отдела охраны окружающей среды комитета природных ресурсов Воронежской области, Экологической инспекции администрации области, Воронежского филиала ФГУ «Специализированная инспекция анали­тического контроля по Центральному региону», Государственного геоло­гического предприятия «Воронежгеология» и Воронежского территориального центра государственного мониторинга геологической среды, департамента «Воронежмелиорация», Верхне-Донского бассейнового управления по регули­рованию использования и охраны вод, а также материалы Центральной опытно-методической экспедиции Министерства геологии РФ, ФГУП «ЦЧОНИИГипрозем», кафедр физической географии ВГПУ, а также геоэкологии и мониторинга окружающей среды ВГУ.

Задачи исследования решались с помощью традиционных методов, используемых в географии: сравнительно-географического, картографического, классификации, а также статистико-математического. При этом были использованы также программные средства статистической обработки данных STATISTICA для WINDOWS (версия 6.0), Stata v.6.0, и MathCAD 11.

Научная новизна исследования заключается в реализации методики эколого-гидрологической оценки состояния речных водосборов, которая позволяет выявить природные и антропогенные факторы, влияю­щие на эколого-гидро­логическое состояние водных ресурсов Воронежской области; провести типизацию речных водосборов по условиям развития негативных природных процессов, величине антропогенной нагрузки и последствиям хозяйственной деятельности человека; определить площади, занимаемые населенными пунктами на речных водосборах района исследований; установить величину эколого-гидрологического риска и провести районирование региона по степени этого риска; уточнить комплекс мероприятий, обеспечивающих улучшение эколого-гидрологи­ческого состояния речных водосборов.

Практическая значимость работы определяется возможностью использования полученных данных для оптимизации использования водно-ресурсного потенциала в регионе. Выводы работы и предложения по улучшению природоохранной деятельности могут быть использованы при разработке комплекса мероприятий, обеспечивающих улучшение эффективности водоохранной инфраструктуры. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на естественно-географическом факу­ль­тете Воронежского государственного педагогического университета.

Основные защищаемые положения:

1. Методика эколого-гидрологической оценки состояния водосборов малых и средних рек в условиях Центрально-Черноземного региона.

2. Результаты эколого-гидрологической оценки состояния и типизации речных водосборов Воронежской области по основным эколого-гидро­ло­ги­ческим показателям.

3. Уточнение степени влияния урбанизации на водные объекты в результате определения площади населенных мест на речных водосборах района исследований.

4. Результаты определения эколого-гидрологического риска на речных водосборах; районирование исследуемого региона по степени этого риска.

5. Рекомендации по уточнению комплекса водоохранных мероприятий с учетом эколого-гидрологического риска на речных водосборах региона.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: научно-практической конференции «Проблемы сохранения и оценки состояния природных комплексов и объектов» (Воронеж, 1999), IV международной научно-практической конференции «Территориальная организация общества и управление в регионах» (Воронеж, 2000), на заседании Воронежского отдела Русского географического общества (Воронеж, 2000), XIV молодежной всероссийской научной конференции «Географические идеи и концепции как инструмент познания окружающего мира» (Иркутск, 2001), международной научно-практической конференции «Эколого-геогра­фи­ческие исследования в речных бассейнах» (Воронеж, 2001), III региональной научно-практической конференции «Проблемы регионального природопользования и методика преподавания естественных наук в школе» (Воронеж, 2002), Научной конференции по итогам НИР и НИРС ВГПУ 2003 года (Воронеж, 2004). По теме диссертации опубликованы 11 печатных работ, из которых одна – в журнале, находящемся в перечне изданий, рекомендованных ВАК.

Личный вклад автора заключается в сборе, систематизации и анализе фактического материала; проведении полевых обследований; обобщении статистического материала и его обработке, а также в выполненной научной интерпретации полученных результатов и формулировании выводов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных литературных источников, включающего в себя 173 наименования, приложений. Общий объём работы – 155 стр. Основной текст содержит 20 таблиц и 22 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формируется цель и задачи исследования, определяется его научная новизна, раскрывается практическая зна­­чимость полученных результатов, определяются выносимые на защиту основные положения.

В первой главе «Бассейновый подход в эколого-гидрологических исследованиях» отмечен опыт его применения в гидрологии суши. Рассмотрены воз­можности бассейнового подхода при решении различных проблем в науках физико-гео­гра­фического цикла, ландшафтоведении и геоэкологических исследованиях, обращается внимание на его роль в решении проблемы организации, рационализации, оптимизации, моделирования, природопользования и управления природными процессами.

В становлении бассейновой концепции значительный вклад внесло развитие зонально-ландшафтного гидрологического районирования (В.Г. Глушков, П.С. Кузин), разработка представлений о системоформирующей роли стока, структуре и функциях водосборов (А.Н. Антипов, К.Н. Дьяконов, Л.М. Корытный, А.Ю. Ретеюм), формах упорядоченности геосистемной структуры (В.Н. Солнцев), типологической и региональной неоднородности бассейнов рек (Ф.Н. Мильков), классификации рек (Г.В. Бачурин). Интерес к бассейновому подходу проявлялся во многих исследованиях: геоморфологических (А.А. Вирский, Ю.Г. Симонов, А, Стралер, Р. Хортон), геохимических (М.А. Глазовская, Б.Б. Полынов), воднобалансовых (А.Г. Булавко, И.Н. Гарцман, М.И. Львович). Используется такой подход при расчетах баланса загрязняющих веществ (В.П. Казначеев), а также биосферных (С.П. Горшков, А.П. Фиськов) и геосистемных (А.Д. Арманд, К.Н. Дьяконов, С.И. Зотов, С.Я. Сергин, А.Ю. Ретеюм) исследованиях. Теоретическое обоснование бассей­­новой концепции в природопользовании дано Л.М. Корытным. В рамках теории антропогенной трансформации природных систем, элементы которой разрабатывались во многих естественных дисциплинах, проблемам трансформации природных вод в результате изменений в регионах антропогенной нагрузки в последнее десятилетие ХХ в., уделяли внимание С.В. Долгов, И.С. Зайцева, Л.М. Китаев, Н.Н. Клюев, Н.И. Коронкевич и С.Я. Ясинский.

Применительно к концепции перехода административных образований России к безопасному и устойчивому развитию, бассейновый принцип управления использованием, восстановлением и охраной водных ресурсов с использованием ГИС-технологий, обеспечивает решение различных задач: разработку генеральных схем водопользования; оценку вклада различных хозяйствующих субъектов, находящихся на водосборе, в загрязнение реки и её притоков, а также ряд других задач (В.В. Найденко, 2003). Однако на практике такой подход при­­меняется редко. В данной работе бассейново-террито­риальный принцип принят в качестве основного при обобщении результатов исследования, а речной бассейн выбран в качестве таксономической единицы.

Во второй главе «Методика исследования» охарактеризована последовательность научно-исследо­ва­тельских операций, осуществляемых в процессе выполнения работы, а также методы исследований.

Основным понятием используемым в работе является "эколого-гидрологи­­че­с­кое состояние речного бассейна", то есть набор характеристик сложной геоэкологической системы - речного бассейна, соответствующий определенному постоянному механизму действия природных и антропогенных факторов. Изменение эколого-гидрологического состояния бассейна происходит под воздействием механизма основных природных и антропогенных факторов.

Используемая в работе методика включает в себя четыре этапа (рис. 1).

В районе исследований по топографической карте масштаба 1:200000 нами были выделены водосборы малых и средних рек. Для каждого водосбора были установлены три группы показателей: природные факторы, характеризующие геолого-гео­мо­р­фо­ло­­ги­ческие и гидролого-гидрогеологи­ческие условия, свойства рельефообразующих пород и почвенного покрова. Показатели антропогенной группы факторов, которые характеризуют: величину отбора поверхностных и подземных вод, объем сбрасываемых сточных вод, использование удобрений и ядохимикатов в земледелии, регулирование поверхностного стока прудами, орошение земель, облесение и распаханность территории. Показатели последствий хозяйственной деятельности человека – безвозвратные потери водных ресурсов, сокращение подземного стока после вырубки лесов и в результате интенсивного отбора подземных вод, загрязнение поверхностных вод промышленными стоками, а также удобрениями и ядохимикатами, используемые в земледелии, почвенная и овражная эрозия.

В ходе работ были использованы результаты гидрохимических наблюдений, проводимых в рамках Государственного мониторинга поверхностных водных объектов (ГМПВО) на территории Воронежской области. Изучение проводилось на 13-ти входящих и выходящих пограничных створах и 24-х створах на притоках I – IV порядка, 36-ти расположенных около водохозяйственных систем и сооружений и 5-ти створах – в местах водозаборов на технологические цели. Отбор проб на гидрохимический анализ осуществлялся согласно ГОСТа 17.1.5.04-81 «Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. ГОСТР 51592-2000».

Методы статистического анализа. Изучение и анализ большого количества показателей, неоднородных по информативности и размерности, можно производить с использованием многомерного статистического анализа, который позволяет установить скрытые закономерности, объективно существующие в природно-хозяйственных системах. Изучение природных и хозяйственных факторов следует начинать с факторного анализа, главными целями которого являются: сокращение числа переменных (редукция данных) и определение структуры взаимосвязей между переменными, то есть классификация переменных. Поэтому факторный анализ может использоваться как метод сокращения данных, а также как метод классификации.

Классификационный подход основан на следующих положениях. Классифицирование объектов рассматривается, как построение дискретной модели множества А. Под классом понимается подмножество {A i}, взятое на универсальном множестве всех объектов А; члены класса обладают большим

Рис.1. Порядок выполнения этапов исследования

сходством между собой, чем со всеми прочими, не принадлежащими к данному подмножеству. Подмножества не пересекаются, отсутствуют «нулевые» подмножества, и совокупность всех объектов подмножеств – классов образует полное множество, то есть Аi Аj = 0; Аi 0; U Ai = А.

Классифицирование объектов состоит из следующих этапов: 1) анализ универсального множества, его общее описание, выбор классификационного критерия и его формализация; 2) собственно классифицирование, выделение классов по заданному алгоритму; 3) обобщение свойств и особенностей выделенных классов. Анализ главных компонент является методом сокращения данных, в то время как анализ главных факторов применяется с целью определения стру­ктуры взаимосвязей между переменными. Основное отличие этих двух моделей состоит в том, что в анализе главных компонент предполагается, что должна быть использована вся изменчивость переменных, тогда как в анализе главных факторов используется только изменчивость переменной, общая и для других переменных. Возможность сделать оценку структуры данных визуальным способом дает двух- или трехмерная размерность, которая представляет изучаемые природно-хозяйственные объекты в виде точек на плоскости. Вращение факторной структуры, то есть поворот осей позволяет добиться того, чтобы каждой переменной, насколько это возможно, соответствовал свой собственный фактор. Такое преобразование существенно облегчает трактовку факторов, позволяя наблюдать наиболее характерные отношения, скрываемые более общими, получаемыми при прямом преобразовании.

После выявления главных факторов и получения координат переменных в пространстве главных компонент, проводится кластерный анализ. В результате этого схожие объекты, в нашем случае – бассейны рек, в признаковом пространстве образуют локальные сгущения, то есть кластеры.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.