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:     | 1 || 3 | 4 |

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

-- [ Страница 2 ] --

Кластерный анализ проводился нами методом древовидной кластеризации, анализ различий – Уорда (Word’ s method), основанном на минимизации внутригрупповой дисперсии. Группе речных бассейнов, облада­ющих сходными показателями, присваивался свой номер. Дискриминантный анализ, основанный на выделении дискриминирующих функций, представляющих собой линейную комбинацию переменных, вносящих наибольший вклад в различие между группами, позволил для группировки реч­ных бассейнов выделить переменные, в наибольшей степени различающие сравниваемые объекты, то есть речные бассейны.

Методы определения риска. Существенным фактором в обеспечении устойчивого развития населенных мест является эколого-гидрологический риск, который определяется вероятностью воз­ни­к­новения нежелательного события и выражается в процентах или долях едини­цы. Вероятность события – это численная мера степени объективной возможности этого события, заключенная между нулем и единицей.

В диссертационной работе в основу расчета трех типов риска, характеризующих: загрязнение вод (Riskзагр), истощение водных ресурсов (Riskист) и деградацию речной сети (Riskдегр); положен метод определения риска длительного (хронического) воздействия. Этот метод разработан Международным институтом оценки риска здоровью населения [Киселев, Фридман, 1997; Найденко, 2003]. Расчет риска основан на использовании математической (линейно-экспоненциальной) модели:

Risk = 1 exp (-Unit_ Risk Cв t), (1)

где Risk – потенциальный риск; Unit_ Risk – единица риска, определяемая как фактор пропорции роста риска в зависимости от величины действующей концентрации (дозы); C – реальная концентрация (или доза) вещества, оказывающая воздействие за время t; в – коэффициент, учитывающий особенности токсических свойств вещества. Эколого-гидрологический риск для водосборов территории Воронежской области, рассчитывался по формулам:

Riskзагр = 1 exp{n (0.84)·ИЗВ·Кз· Кзап}, (2)

где ИЗВ – гидрохимический индекс загрязнения воды; Кзап – коэффициент запаса, принимаемый равным 10; Кз – коэффициент загрязнения. В формуле (2) Кз является поправочным коэффициентом, учитывает качество воды (ККВ) водных объектов и зависит от вариации значения гидрохимического индекса загрязнения воды (ИЗВ): (0,2-1,0ккв 1-2; 1,0-4,0ккв 3-4; 4,0-10,0ккв 5-6; > 10,0ккв 7), значения Кз (0,5; 1,0; 1,5; 2,0).

Riskист = 1 exp{n (0.84) ·Кист ·Кп}, (3)

где Кист - коэффициент истощения водных ресурсов; Кп - поправочный коэффициент зависящий от вариации коэффициента истощения (Кист): (0,1– 0,5; 0,5 – 1,0; 1,0 – 1,5; 1,5 – 2,0; 2,0 – 2,5; >2,5). Кп (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0).

Riskдегр = 1 exp{n (0.84) ·Кдегр ·Кп}, (4)

где Кдегр - коэффициент деградации речной сети; Кп - поправочный коэффициент зависящий от вариации коэффициента деградации речной сети (Кдегр): (0,2 – 1,0; 1,0 – 1,8; 1,8 – 2,6; 2,6 – 3,4; 3,4 – 4,2; 4,2 – 5,0; > 5,0). Кп (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5).

Формула для расчета средневзвешенного риска имеет вид:

Riskср. = 1 exp1/3{n (1-Rзагр) + {n (1-Rист) + {n (1-Rдегр)}, (5)

где Rзагр , Rист , Rдегр показатели трех типов риска.

В третьей главе «Природные и антропогенные факторы эколого-гидроло­гического состояния речных бассейнов на территории Воронежской области» описаны природные и антропогенные факторы эколого-гидрологи­ческого состояния, охарактеризованы изменения в антропогенной нагрузке на водные ресурсы. Решена задача типизации территории по условиям развития природных процессов, величине антропогенной нагрузки.

По имеющимся картографическим данным на территории Воронежской области насчитывается 233 постоянных водотока длиной более 10 км, в том числе 64 малые реки – длиной от 26 до 100 км, 8 средних рек – длиной от 101 до 300 км, и одна большая река – Дон.

Территория региона небогата водными ресурсами. В средний по водности год на долю местных ресурсов приходится 3,6 км3, фактические ресурсы речного стока Воронежской области больше местных за счет притока с соседних территорий. Общая величина притока оценивается в 10,3 км3. В расчете на душу населения среднее многолетнее значение ресурсов местного стока составляет 1,2 тыс.м3, что в 1,5 и 1,2 раза меньше чем в соседних – Тамбо­­вской, Курской и Липецкой областях. Годовой сток изменяется от 120 - 100 мм на северо-западе и севере, до 40 мм на юго-востоке. При этом 65 % на северо-западе, а в юго-восточных районах 75% годового стока приходится на период кратковременного весеннего половодья, именно в этот период осуществляется промывка русел от накопленных загрязнений, становится высокой разбавляющая способность речных вод. Модуль подземного стока в целом изменяется с северо-запада на юго-восток от 0,8 до 0,1 л/с/км2.

Основными показателями при типизации водосборных площадей по условиям развития природных процессов были приняты: площадь земель с крутизной склонов более 5о, %; водопроницаемость рельефообразующих пород, %; модуль весеннего стока за год 50% обеспеченности, л (с км2); площадь пашни, га/км2; облесенность, %; содержание гумуса, % ; модуль подземного стока, л (с км2). Проведенная типизация позволяет отметить, что для территории северо-запад­ной и юго-западной части области (IIIтип - Б. Верейка, Ведуга, В. Девица, Еманча, Н. Девица, Потудань, Тихая Сосна (нижний участок); IVтип - Черная Калитва, Ольховатка, Россошь; Vтип - Богучар и Левая Богучарка) характерна значительная площадь земель крутизной склонов более 5о, слабая залесённость водосборов, поэтому здесь складываются условия для интенсивного развития почвенно-эрозионных процессов. Повышенная фильтрационная способность рельефообразующих пород сильно ограничивает строительство пру­­­­­­­­­­­­­дов и водохранилищ. Для территории I и II типов (I - Хава, Матреночка, Эртиль, Курлак, Тамлык, Тойда, Тишанка; II - Воронеж (нижнее течение), Усмань и Хворостань, Битюг, Чигла, Сухая Чигла, Икорец, Березовка, Токай, Елань, Савала, Карачан, низовье Вороны и среднюю часть Хопра) развитию почвенно-эро­зионных процессов препятствуют небольшие глубины базисов эрозии и крутизна склонов, слабое бало­­­чное расчленение. Это способствует интенсивному сельскохозяйственному ис­­­­пользованию земель на водосборах. Низкая водопроницаемость ледниковых су­­глинков создаёт возможность истощения основных водоносных горизонтов при интенсивном отборе подземных вод.

Для части водосборов, расположенных на Калачской возвышенности (VIтип - Осередь и Гаврило, Криуша, Мамоновка, Толучеевка, Подгорная, Манина), характерно в качестве рельефообразующих пород распространение мела, мергелей и ледниковых суглинков – в значительной степени водопроницаемых. Балочно-овражная сеть здесь интенсивно расчленяет поверхность и создает условия для развития почвенно-эрозионных процессов. Интенсивный отбор подземных и поверхностных вод создаст опасность значительного сокращения меженного стока рек. К тому же испарение с водной поверхности на водосборах этого типа – высокое, а поверхностный и подземный речной сток – низкие.

Увеличение антропогенной нагрузки на водные ресурсы Воронежской области продолжалось до конца 1980-х годов. Социально-эко­номическая перестройка общества, которая началась в 1990-х годах, сказалась на состоянии водных ресурсов. Прямое или косвенное воздействие на них оказала, прежде всего, трансформация сельскохозяйственного производства, важнейшими тенденциями которой в стране и, в частности, Воронежской области, стали: вывод из оборота сельско­хозяйственных площадей, снижение применения минеральных и орга­нических удобрений, средств защиты растений, уменьшение поголовья сельскохозяйственных животных, перераспределение производства между хозяйствами разных категорий и превращение личных подсобных хозяйств в ведущие производители ряда видов сельскохозяйственной продукции.

Одновременно со снижением промышленной и сельскохозяйственной нагрузки на водные ресурсы усилились негативное воздействие со стороны автотранспорта, а также многочисленных индивидуальных (приусадебных) хозяйств населения. Парк автомобилей в области в последние годы резко увеличился. Прирост числа автомобилей в 1995 году составил 3%, а 1998 – 20%. В 1999 году в области насчитывала 428,9 тыс. автомобилей, а к началу 2001 года их было 467,3 тыс. В городе Воронеже за это время произошло увеличение автотранспорта с 188,6 до 205,1 тыс. единиц. Автотранспорт оказывает значительное загрязнение почвенного покрова и поверхностных вод – при смыве загрязняющих веществ, сконцентрированных вдоль дорог, с по­­следующей миг­ра­цией их в речные русла. В хозяйствах населения на конец 2003 г было сосредоточено 23,9% крупного рогатого скота, 37%1 – свиней, 70% – овец и коз. В них находится 90,5% посевных площадей картофеля и овощей. Усиление роли хозяйств населения привело к концентрации нагрузки в ареалах вблизи речной сети. В результате этого «центр тяжести» антропогенной нагруз­ки на водные ресурсы сместился с водосборов ближе к рекам.

Гораздо меньше изменилась эта нагрузка на водные ресурсы со стороны водного хозяйства. Потребности отраслей народного хозяйства в области обеспечиваются главным образом эксплуатацией подземных вод, то есть 1437 групповыми и одиночными водозаборами, включающих в себя более 8,5 тыс. эксплуатационных скважин. Средний модуль отбора вод в области – 0,21 л/с/км2. На хозяйственные нужды из подземных водоносных горизонтов отбирается воды 593,4 млн. м3/год. Самые крупные водозаборы сосредоточены в городах области. В городе Воронеже имеется 11 централизованных водозаборов, производительность которых изменяется от 0,4 до 195,87 тыс. м3/сут., а также 116 ведомственных водозаборов, которые включают в себя 267 эксплуатационные скважины с общим годовым водоотбором – 31,61 тыс. м3/сут. Показатель отбора подземных вод на водосборах рек области колеблется от 0,9 тыс. м3/км2 (р. Карачан) до 5,4 (р. Тихая Сосна). Отбор воды из верхних водоносных горизонтов влияет на поверхностный меженный сток. Величина ущерба речному стоку для малых рек может составлять 10% и более. В связи с экономическими реформами в регионе, отмечается общая тенденция к снижению забора воды. Однако объем хозяйственно-питьевого водопотребления увеличивается: в 1990 г. – 192,0 млн. м3, 2004 г. – 209,4, а расходы на производственные нужды, сельскохозяйственное водоснабжение и орошение – уменьшаются. Отмечается некоторое снижение объема сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты: 1990 г. – 881 млн. м3, 2004 г. – 374,1.

При изучении основных видов хозяйственной деятельности человека на рассматриваемой территории нами были выделено 8 основных показателей антропогенной нагрузки для кластер-анализа: водоотбор поверхностных вод, тыс. м3/км2; водоотбор подземных вод, тыс. м3/км2; сброс промышленно-бытовых стоков, тыс. м3/км2; применение удобрений и ядохимикатов, тыс. т /км2; регулирование местного стока прудами, тыс. м3/км2; орошение земель, тыс. га/км; распахивание территории, %; регулирование весеннего стока агролесомелиоративными мероприятиями, тыс. м3/км2. В результате выделено четыре типа водосборов различающихся величиной антропогенной нагрузки (рис. 2).

Дон (25) – территория воронежского участка реки

Рис. 2. Типизация речных водосборов Воронежской области по антропогенной нагрузке

I тип включает в себя часть площади водосбора реки Воронеж (2), находящейся в пределах области (3650 км2). Это наиболее экономически насыщенную территория в регионе. Здесь находится Воронежская промышленно-горо­д­ская агломерация, где проживает более 1,1 млн. человек. Этот тип характеризуется повышенной антропогенной нагрузкой на водные ресурсы и максимальными показателями отбора поверхностных (11,5 тыс. м3/км2) и подземных (26,1) вод на хозяйственные нужды. Модуль промышленно-бытовых стоков, сбрасываемых в гидрографическую сеть составляет 28,9 тыс. м3/км2.

К II типу относятся водосборы рек: Эртиль (6), Курлак (7), Токай (8), Усмань (3), Хава (4), Ворона (12), Хопер (13), Ведуга (14), Хворостань (21), Тихая Сосна (24), Ольховатка (30), Россошь (31), Черная Калитва (37), Подгорная (35), Манина (36), По­тудань (23), Богучар (40), Левая Богучарка (41), Толучеевка (34), Криуша (39). Их суммарная площадь – 25246 км2. Этот тип отличается интенсивным антропогенным воздействием как на земельные так и водные ресурсы: 62% его территории занимают пахотные земли, показатель применения удобрений и ядохимикатов составляет 6,5 т/км2, орошается земель – 1,1 га/ км2. Водоотбор поверхностных вод составляет 0,9 тыс. м3/км2, а подземных 2,7 тыс. м3/км2, сброс промышленно-бытовых стоков – 1,3 тыс. м3/км2. Для речных водосборов данного типа характерны высокие показатели регулирования местного стока прудами (6,7 тыс. м3/км2), а также регулирование весеннего стока агролесомероприятиями (10,7 тыс. м3/км2).

III тип образуют водосборы рек: Большая Верейка (1), Верхняя Девица (18), Еманча (19), Нижняя Девица (20), Савала (10), Карачан (11), Битюг (27), Осередь (32), Гаврило (33), Мамоновка (38). Его площадь составляет 11542 км2. На водосборах этого типа отмечается относительно большое воздействие на водные ресурсы, и небольшое – на земельные. Модуль отбора поверхностных и подземных вод составляет, соответственно, 0,6 и 2,5 тыс. м3/км2, показатель сброса промышленно-бытовых стоков равен 1,2 тыс. м3/км2. Средняя распаханность водосборов этого типа составляет 56,7%, показатель орошаемых земель – 1,0 га/км2, применения удобрений и ядохимикатов – 4,6 т/км2, регулирования местного стока прудами – 6,4 тыс. м3/км2.

IV тип занимает площадь 7740 км2 и включает в себя водосборы рек:

Елань (9), Чигла (28), Икорец (26), Тамлык (15), Сухая Чигла (29), Тишанка (17), Березовка (22), Тойда (16), Матреночка (5). Он отличается минимальным для области водоотбором поверхностных (0,3 тыс. м3/км2) и подземных (2,2) вод, а также объемом сброса промышленно-бытовых стоков – 0,7 тыс. м3/км2. В большей степени здесь проявляется антропогенное воздействие на земельные ресурсы: 61,5% территории здесь распахано. В данном типе отмечается минимальные показатели регулирования весеннего стока агролесомероприятиями и прудами: соответственно – 5,1 и 4,4 тыс. м3/км2.

В четвертой главе «Анализ эколого-гидрологического риска для речных бассейнов Воронежской области» произведена типизация речных водосборов района исследований по показателям последствий хозяйственной деятельности человека, определена площадь урбанизированной территории на речных водосборах и рассчитана для каждого из них величина эколого-гидро­ло­гического риска.

Состояние водных ресурсов, как известно, зависит от общего состояния природной среды. Основными последствиями хозяйственной деятельности человека в районе исследования, влияющими на экологическое состояние поверхностные и подземные воды, является ухудшение состояния почвенного покрова, а также безвозвратные потери водных ресурсов, сокращение подземного стока, загрязнение природных вод органическими соединениями, пестицидами и сточными водами. В работе выполнена типизация водосборов по этим показателям и выделено пять их типов (табл. 1).

Таблица 1

Типы речных водосборов с разным проявлением последствий

хозяйственной деятельности человека

Типы Площадь,км2 Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Х7 Х8 Х9 Х10 Х11
I 7350 8,1 0,8 31,8 3,8 3,6 1,9 13,6 35,2 40,6 2,7 127
II 11067 16,3 1,0 21,0 2,7 3,8 0,2 3,0 3,2 8,1 3,2 496
III1 12380 42,6 1,1 4,4 7,0 2,6 1,5 2,7 4,2 18,7 6,4 816
III2 11440 19,5 1,9 9,4 8,3 2,5 1,3 2,8 3,7 27,3 6,6 587
IV 22842 2,7 0,1 12,9 3,4 4,5 1,3 10,2 4,5 15,2 3,3 137
V 12502 7,0 0,3 11,3 4,2 3,0 0,5 7,3 3,7 8,7 2,6 220


Pages:     | 1 || 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.