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 | 5 |

Состояния малых рек и их защиты от влияния горного производства (на примере восточного забайкалья)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Коннов Василий Иванович

УДК 622:504

МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

МАЛЫХ РЕК И ИХ ЗАЩИТЫ ОТ ВЛИЯНИЯ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

(НА ПРИМЕРЕ ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ)

Специальность

25.00.36 – Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный универ­ситет» и в Забайкальском институте железнодорожного транспорта - филиале ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения» в г. Чите

Научный консультант Ельчанинов Евгений Александрович

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Ермолов Валерий Александрович

доктор технических наук, профессор

Чаплыгин Николай Николаевич

доктор технических наук, профессор

Сладкопевцев Сергей Андреевич

доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие: Институт водных проблем РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится «___» __________ 2009 г. в часов на заседа­нии диссертационного совета Д 212.128.08 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государст­венного горного университета

Автореферат разослан «____» ___________2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

докт. техн. наук, проф. Шек В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. На территории Восточного Забайка­лья, в частности в Забайкальском крае, формируются воды трех крупных вод­ных систем Сибири и Дальнего Востока: Амурского бассейна (на него прихо­дится около 55% от площади края), Ленского (30,4%) и Байкало–Енисейского (13,3%). На Забайкальский край приходится формирование более 7% стока бас­сейна Лены и более 5% площади ее водосбора, соответственно более 7% и около 13% – Амура, около 18% и 10% – Байкала. Одной из основных особенно­стей малых рек, образующих водосбор основных водных систем, является тес­ная связь формирования стока с ландшафтом бассейна. Это обусловливает су­щественную уязвимость рек при интенсивном ведении горных работ, распашке земель, отставании почвозащитных мероприятий, приводящих к развитию эро­зионных процессов на больших площадях бассейнов малых рек, заилению ру­сел, прудов и водохранилищ.

Интенсивное истощение резервов чистой воды обусловлено в большей степени нарастающим загрязнением водных объектов промышленными и бы­товыми стоками. Особенно остро ощущают влияние сброса сточных вод малые реки Восточного Забайкалья, так как их самоочищающая способность ниже, чем у малых рек европейской части России. Этот регион отличается наиболее суровыми природно-климатическими условиями – длительными низкими тем­пературами воздуха, наличием многолетнемерзлых грунтов, сильными ветрами, снегозаносами, гидрологическими и гидрогеологическими особенностями, сейсмичностью, сложностью рельефа, значительными колебаниями физиче­ских, химических и бактериологических показателей качества воды и др. До 80% поверхностных источников водоснабжения и водоотведения полностью перемерзают зимой. Бактериологические исследования показали, что коли-ин­декс в 4 пробах воды из 13 отобранных в р. Вилюй не соответствует санитар­ным требованиям, в 6 пробах из 13 обнаружено превышение микробного числа. Вода в р. Тура загрязнена бактериями кишечной группы – в летний период коли-индекс составляет не менее 25*103 кл./л [Х.С. Бахрамов, 2004].

Особое внимание уделяется качеству воды рек бассейна оз. Байкал, для сохранения которого принят Федеральный Закон «Об охране озера Байкал». Реки бассейна имеют в основном III класс качества вод и характеризуются как умеренно загрязненные. За период наблюдений (1898 – 2007 гг.) среднегодовое содержание органического вещества (по величине БПК5 и ХПК) превышало ПДК в 1,5 раза (1988), фенолов – в 8 раз (1992), нефтепродуктов – в 21 раз (1991), железа общего – в 14 раз (1988), ионов меди – в 7 раз (1991), цинка – в 2 раза (1992) [О.А. Вотах, 1995].

В Восточном Забайкалье значительную долю в изменение гидрологиче­ского и гидрохимического режимов рек вносит горнодобывающая промышлен­ность. Освоение большей части пойменных земель, перенос русел малых и средних рек за границы объектов горных работ приводят к изменению водного и химического балансов поверхностных вод, что в свою очередь нарушает ход естественных природных гидрологических, гидрохимических и гидробиологи­ческих процессов в речной воде.

Многогранность процессов смешения, распространения сточных вод в речных водах и изменения концентраций загрязняющих веществ в водотоках предопределяют актуальность проблемы формирования режимов воды рек, на водосборах которых осуществляется антропогенная деятельность. Работы в этом направлении активно вели и ведут ученые самых различных направлений: экологи, химики, гидрогеологи, биологи, геологи, гидрологи и др., среди кото­рых следует назвать Алтунина С.Т., Астахова А.С., Басса С.В., Бортина Н.Н., Будыко М.И., Булавко А.Г., Воронкова Н.А., Горошкова И.Ф., Горшкова В.К., Гуткина В.И., Дебольского В.К., Ельчанинова Е.А., Ермолова В.А., Железняка И.А., Жука Е.Г., Жукову Г.А., Захаровскую Н.Н., Знаменского В.А., Зубрева Н.И., Калашникова А.Т., Караушева А.В., Клибашева К.П., Коваленко В.С., Красавина А.П., Лап­шева Н.Н., Меркулова В.А., Мирзаева Г.Г., Михалева М.А., Михайлова А.М., Новикова В.Н., Парахонского Э.В., Потапова А.И., Родзиллера И.Д., Россинского К.И., Сладкопевцева С.А., Томакова П.И., Фролова В.А., Чаплыгина Н.Н., Шикломанова И.А. и др.

Решение научной проблемы оценки экологического состояния малых рек и их защиты от загрязнения горным производством в условиях Восточного За­байкалья имеет важное народнохозяйственное значение.

Цель диссертационной работы заключается в разработке методологии оценки экологического состояния водных ресурсов и их защиты от влияния горного производства, позволяющей обеспечить нормативное качество воды малых рек Восточного Забайкалья.

Идея работы заключается в выявлении и научном обосновании регио­нальных закономерностей режимов многолетнего и внутригодового стоков ма­лых рек Восточного Забайкалья и их учете в расчетах нормативов допустимых сбросов загрязняющих веществ, зависящих от вида водопользования, техноло­гии отработки месторождений россыпного золота и разработке на этой основе методов и типовых инженерных и технических решений защиты водотоков от антропогенного загрязнения.

Основные задачи исследования:

1. Анализ опубликованных данных и проведение натурных наблюдений за гидрологическим режимом речных и сточных вод с целью изучения и выяв­ления его зональных закономерностей для разработки методологии оценки эко­логического состояния водных объектов и их защиты от влияния горного про­изводства и агросистем в условиях Восточного Забайкалья.

2. Разработка метода расчета лимитов сбросов загрязняющих веществ, учитывающего закономерности гидрологического режима малых рек, виды во­допользования при добыче полезных ископаемых открытым способом и посту­плении сточных вод агросистем в водные объекты Восточного Забайкалья.

3. Анализ технологических процессов, входящих в них этапов и видов горных работ, а также форм их воздействия на малые реки при добыче полез­ных ископаемых открытым способом в руслах водотоков, выявление законо­мерностей влияния горного производства на состояние водных ресурсов, разра­ботка типовых инженерных и технических решений защиты водных объектов от загрязнения сточными водами, образующимися при отработке россыпных месторождений золота в условиях Восточного Забайкалья.

4. Выявление закономерностей изменения гидрологического режима ма­лых рек статистическими и воднобалансовыми расчетами в системе «месторо­ждение – река» для решения задач сохранения санитарного расхода воды в во­дотоке в фазу межени, разработка метода контроля и регулирования концен­траций загрязняющих веществ в расчетном створе водотока при отведении русла реки от границ россыпного месторождения золота с целью сохранения нормативного качества воды в водном объекте.

5. Выявление закономерностей изменения гидрохимического режима сточных вод с мелиорированных и богарных земель с целью определения влия­ния агросистем на экологическое состояние водных объектов и разработка ти­повых средств и способов защиты малых рек Восточного Забайкалья от загряз­нения сточными водами сельскохозяйственного производства.

6. Оценка наносимого и предотвращенного экологического ущерба, малым рекам Восточного Забайкалья при реализации природоохранных разработок и мероприятий, предложенных в работе.

Методика исследований включает анализ и обобщение результатов ра­нее выполненных исследований и оценок влияния на реки антропогенной дея­тельности, проведение натурных наблюдений за гидрохимическим режимом сточных вод и гидрологическим режимом водных объектов, в бассейнах кото­рых ведутся горные работы, обработку данных исследований методами мате­матической статистики и теории вероятностей, установление закономерностей и зависимостей, реализация разработок в производство.

Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

1. Закономерность изменения стока малых рек за многолетний период, заключающаяся в его распределении по многолетним циклам, значительно от­личающимся по величинам среднегодовых расходов воды, зависящая от водно­сти периода и предопределяющая необходимость выполнения расчета норма­тивов допустимых сбросов загрязняющих веществ, поступающих в водоток со сточными водами россыпных месторождений золота, для каждого цикла от­дельно в условиях Восточного Забайкалья.

2. Метод расчета лимитов сбросов взвешенных веществ в водные объ­екты горнодобывающими предприятиями, заключающийся в определении расчет­ного расхода воды в водотоке с учетом водности периода добычи полезных ис­копаемых и гидрологической фазности внутригодового распределения стока малых рек Восточного Забайкалья.

3. Классификация форм воздействия видов горных работ на малые реки в зависимости от технологических этапов отработки россыпных месторождений золота, позволяющая устанавливать расчетные периоды для разработки нормативов допустимых сбросов загрязняющих веществ в водотоки в условиях Восточного Забай­калья.

4. Метод регулирования расходов воды и концентраций взвешенных час­тиц в руслоотводном канале, позволяющий не только контролировать содержа­ние взвесей в расчетном створе водотока, поступающих со сточными водами при отработке россыпного месторождения золота, но и регулировать его, с учетом фактического и прогнозируемого состояний экологического резерва при искусственном изменении русел малых рек Восточного Забайкалья.

5. Закономерность изменения гидрохимического режима сточных вод с полигинов и агросистем, заключающаяся в том, что колебания концентраций загрязняющих веществ зависят от сезонов вегетационного периода, что свя­зано с условиями ведения горного и сельскохозяйственного производств, по­зволяющая рассчитывать НДС загрязняющих веществ в условиях Восточного Забайкалья.

6. Методология оценки экологического состояния малых рек и их защиты от за­грязнения сточными водами горного и сельскохозяйственного производств, ба­зирующаяся на методах, закономерностях, классификациях, учитывающих ре­гиональные особенности гидрологического режима водотоков и производст­венные процессы горнодобывающих предприятий и агросистем в условиях Восточного Забайкалья.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и ре­комендаций, содержащихся в диссертации, подтверждаются использованием опубликованных многолетних данных гидрометрических и гидрохимических наблюдений за расходами и качеством воды сточных и речных вод Забайкалги­дрометеоцентром (1898-2005 гг.), обработкой данных натурных наблюдений за гидрологическими характеристиками в многолетнем и внутригодовом перио­дах формирования стока малых рек, в бассейнах которых ведется добыча по­лезных ископаемых, методами математической статистики и теории вероятно­стей, применением регрессионного анализа для получения функциональных за­висимостей изменения концентраций загрязняющих веществ по сезонам года за вегетационный период в сточных водах агросистем, положительной реализа­цией разработок на производственных предприятиях и проектных институтах, удовлетворительной сходимостью расчетных данных и натурных наблюдений (расхождение – не более 10%).

Научная значимость диссертационной работы заключается в разработке методологии оценки экологического состояния малых рек и их защиты от за­грязнения сточными водами горного и сельскохозяйственного производств, ба­зирующейся на методах, закономерностях, классификации, учитывающих ре­гиональные особенности гидрологического режима водотоков и производст­венные процессы горнодобывающих предприятий и агросистем в условиях Восточного Забайкалья.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

– разработана методика определения расчетного расхода воды водотока, учитывающая гидрологическую цикличность и фазность формирования много­летнего и внутригодового стока малых рек, позволяющая рассчитывать норма­тивы допустимых сбросов загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами предприятий, в том числе горнодобывающего производства, в условиях Восточного Забайкалья;

– разработан каталог типовых инженерных средств и мероприятий по за­щите малых рек от загрязнения сточными водами при отработке россыпных месторождений золота в их бассейнах;

– разработаны технические решения по проектированию природоохран­ных гидротехнических сооружений на россыпных месторождениях золота, учи­тывающие орографический фактор, морфометрические характеристики малых рек, условия сохранения санитарного расхода в водотоке и разработанный ка­талог типовых инженерных средств и мероприятий защиты водотоков от за­грязнения сточными водами в условиях Восточного Забайкалья;

– разработана методика регулирования расходов воды и концентраций взвешенных частиц в руслоотводном канале, позволяющая не только контроли­ровать содержание взвесей в расчетном створе водотока, поступающих со сточными водами при отработке россыпного местородждения золота, но и ре­гулировать его с учетом фактического и прогнозируемого состояний экологи­ческого резерва при искусственном изменении русел малых рек Восточного Забайкалья;

­– разработаны экологическая карта бассейна р. Читы и каталог типовых инженерных и технических решений по защите малых рек от загрязнения сточ­ными водами агросистем, использование которых позволяет предотвратить экологический ущерб, наносимый водотокам техногенной деятельностью в ус­ловиях восточного Забайкалья;

– получены функциональные зависимости гидрохимических характери­стик сточных вод с агросистем, которые используются для укрупненной оценки влияния стоков на качество воды рек в разделе «Охрана окружающей природ­ной среды» рабочих проектов строительства гидромелиоративных систем в ус­ловиях Восточного Забайкалья.

Реализация результатов работы. Основные результаты выполненных исследований и разработок получили практическую реализацию более чем в 20 проектах расчета нормативов допустимых сбросов (НДС) загрязняющих ве­ществ, поступающих со сточными водами предприятий, рабочих проектах раз­работки открытых месторождений россыпного золота в Забайкалье и отражены в 11 научно-исследовательских отчетах по теме диссертации, имеющих госу­дарственные регистрационные номера.

Разработанные рекомендации используются в проектных и научных ин­ститутах, государственных органах: ООО «Забайкалзолотопроект»; ОАО «За­байкалцветметНИИпроект»; Государственное унитарное предприятие «Про­ектно-изыскательский институт на железных дорогах Забайкалья» («Забайкал­желдорпроект»); Федеральное государственное учреждение «Управление ме­лиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения по Читинской об­ласти»; ЗАО «Золото Сибири». Результаты работы также используются в учеб­ном процессе при подготовке специалистов-экологов в Иркутском государст­венном университете путей сообщения и курсах повышения квалификации экологов на Забайкальской железной дороге.

Личный вклад автора заключается: в постановке новых задач исследо­ваний; руководстве и непосредственном участии в проведении мониторинга нарушенных земель, гидрологического режима речных вод и гидрохимического режима сточных вод; разработке разделов каталогов типовых инженерных и технических решений по защите от загрязнения малых рек; разработке методов и методик решения поставленных задач; разработке методологии оценки экологического состояния малых рек и их защиты от за­грязнения сточными водами горного и сельскохозяйственного производств; достижении цели и реализации идеи работы.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы док­ладывались и обсуждались: на Всероссийских конференциях: «Управление вод­ным хозяйством России» (Екатеринбург, 1992, 1993); «Экосистемный подход к управлению водными ресурсами в бассейне рек» (Екатеринбург, 1994); «Безо­пасность биосферы – 99» (Екатеринбург, 1999); «Актуальные проблемы Транс­сиба на рубеже веков» (Хабаровск, 2000); «Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание» (Пенза, 2004); «Проблемы исполне­ния экологического и земельного законодательства в РФ» (Пенза, 2004); «Про­блемы и перспективы развития транссибирской магистрали в XXI веке» (Чита, 2006); «Актуальные проблемы современного транспорта» (Самара, 2007); Ме­ждународных конференциях: «Проблемы прогнозирования в современном мире» (Чита, 1999); «Чистая вода России – 99» (Екатеринбург, 1999); «Наука и образование на рубеже тысячелетий» (Чита, 1999); «Мир. Справедливость. Гу­манизм» (Чита, 2000); «Транссибвуз – 2000» (Омск, 2000); «Забайкалье на пути к устойчивому развитию: экология, ресурсы, управление» (Чита, 2001); «Про­блемы использования водных ресурсов и экологии гидросферы» (Пенза, 2001); «Экономика, экология и общество России в 21-м столетии» (Санкт-Петербург, 2002); «Экологические проблемы и новые технологии комплексной перера­ботки минерального сырья» (Чита, 2002); «Состояние биосферы и здоровье лю­дей» (Пенза, 2002); «Приоритет России XXI века: от бисферы и техносферы к ноосфере» (Пенза, 2003); «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (Новосибирск, 2004); «Экономика природопользования и природоохраны» (Пенза, 2005); «Экология и жизнь» (Пенза, 2005); «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» (Пенза, 2006); «Развитие транспортной инфраструктуры – основы роста экономики За­байкальского края» (Чита, 2008) и на других межрегиональных и региональных конференциях; на ряде научных семинаров и курсов.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 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.