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 |

Геоэкологическая оценка зоны свободного водообмена (на примере смоленской области)

-- [ Страница 2 ] --

Смоленская область расположена в центре Восточно-Европейской равнины, в западной части Российской Федерации. Ее площадь равна 49,8 тыс. кв. км. Территория области занимает водораздел трех крупных рек Европейской части России – Волги, Днепра и Западной Двины. Большая ее часть относится к верховью Днепра. Эти особенности физико-географического положения определяют основные черты природы – умеренно-континентальный климат, преобладание возвышенностей и малых рек, широкое распространение лесов и дерново-подзолистых почв, что находит прямое отражение в формировании и строении зоны свободного водообмена.

Одним из важнейших факторов определяющих защищенность зоны свободного водообмена является гранулометрический состав и гидрогеологические характеристики водовмещающих и перекрывающих грунтовых толщ. Водовмещающие грунтовые воды горизонты – это горизонты четвертичных и на незначительных территориях неогеновых и меловых отложений. Мезозойские отложения имеют крайне малую площадь выхода на дневную поверхность в долинах рек, и не будут нами детально рассматриваться. Воды более древних отложений не являются грунтовыми.

Анализ рельефа позволяет определить строение ЗСВ, глубину залегания грунтовых вод, направление движения грунтовых потоков. Смоленская область расположена в средней части Русской равни­ны. Важная отличительная особенность рельефа области – наличие главного водораздела Русской равнины, с которого берут начало реки Волга, Днепр, Западная Двина. Этот водораздел проходит также и по территории соседней Тверской облас­ти, в связи с чем поверхность этих двух областей имеет наиболее вы­сокий гипсометрический уровень в пределах Русской равнины.

Поверхность области представляет собой на большей части всхолм­ленную и волнистую равнину. Средняя высота ее около 200 м, что примерно на 60 м выше средней отметки Русской равнины. Возвы­шенности, включающие участки поверхности с абсолютной высотой более 200 м, занимают 61% территории области, низменности 39%. Немногим более 14% территории располагается в пределах абсолютных отметок 170–200 м (Васильев, 1963).


Глава 3. Защищенность грунтовых вод как фактор устойчивости

к антропогенной нагрузке

В результате морфометрических исследований территории Смоленской области с использованием геоинформационных методов была построена карта порядков речных долин, которая стала основой для создания базисных поверхностей различного порядка. Базисные поверхности второго порядка являются при таком расчлененном рельефе как на территории Смоленской области уровнем грунтовых вод. Базисные поверхности 3, 4, 5 порядков были использованы для выявления тектонических структур 3 и 4 порядка, на основании которых были выделены ландшафты (физико-географические районы) и построена ландшафтная карта.

Карта порядков речных долин построена в результате морфометрического анализа цифровой модели рельефа масштаба 1:200000. Карта водотоков более детальна, нежели гидрографическая сеть, на которой не отображаются промоины, ложбины стока и временные водотоки.

Общая длина водотоков приблизительно в 2 раза больше длины гидрографической сети и составляет около 43 тыс. км, в то время как длина гидрографической сети – 23 тыс. км. На территории Смоленской области выделено 7 порядков долин.

Водотоки первого порядка занимают около половины (21,2 тыс. км) общей длины всех водотоков. При сравнении гидрографической сети и модели долин и порядков водотоков (исключая долины первого порядка) можно отметить, что по длине они отличаются примерно на 1,5 тыс. км. Эта разница объясняется тем, что ряд долин первого порядка имеет постоянные водотоки.

Плотность водотоков составляет 0,87 км/км2. Если исключить долины 1-го порядка (0,44 км/км2), то густота речной сети, вычисленная на основании анализа векторной модели гидрографической сети, составляет 0,47 км/км2. Эта величина колеблется от 0,37 до 0,5 км/км2.

В исследовании защищенности грунтовых вод цифровая модель базисной поверхности показывает уровень залегания грунтовых вод в абсолютных значениях высот. Это справедливо для исследованной территории, так как рельеф здесь сильно расчленен. Карта используется как вспомогательная для построения остаточного рельефа.

Карта остаточного рельефа, наиболее важная для нашего исследования, показывает мощность зоны аэрации. Иначе – карта остаточного рельефа является картой глубины залегания грунтовых вод. На ее основе определяется защищенность грунтовых вод, которая зависит от мощности зоны аэрации и слагающих эту зону горных пород (рис. 1, 2).

Минимальное значение мощности зоны аэрации равно нулю и соответствует гидрографическим объектам (рекам, озерам, родникам, частично болотам) в которые происходит разгрузка грунтовых потоков – выход грунтовых вод на поверхность. Максимальное значение достигает 72 метров.

Судя по геологическим разрезам, глубина расчленения рельефа во многих местах с развитой овражно-балочной сетью может достигать 50–60 м. Мы классифицировали значение растров цифровой модели остаточного рельефа, выделив 8 классов (табл. 1).

Более 23% территории Смоленской области имеет глубину залегания грунтовых вод 0–1 м. Глубина залегания грунтовых вод 0–3 м на 52% территории области. Эти территории находятся в сложных инженерно-геологических условиях, когда возможна активизация экзогенных геологических процессов, связанных с оползнями и оплывинами, заболачиванием и подтоплением территории.

Рис. 1. Остаточный рельеф (глубина залегания грунтовых вод)

Рис. 2. Фрагмент карты остаточного рельефа масштаба 1:200000

(глубины залегания грунтовых вод)

Таблица 1

Мощность зоны аэрации (глубина залегания грунтовых вод)

на территории Смоленской области

Мощность зоны аэрации (значение растра остаточного рельефа), м Площадь территории, км2 Процент от площади области
0– 1 11651,53 23,36
1–3 14246,18 28,57
3–5 7829,23 15,70
5–10 9750,85 19,55
10–15 3823,25 7,67
15–20 1626,87 3,26
20–30 922,65 1,85
>30 21,51 0,04

Данные, полученные в результате математического моделирования, подтверждаются материалами бурения скважин. Было пробурено 6 скважин глубиной до 6 метров. Глубина залегания грунтовых вод на участках, где проводилось бурение, не более чем на 30 см различалась с результатами цифровой модели.

При оценке защищенности грунтовых вод соответствующим глубинам залегания присваиваются баллы от 1 до 5 (табл. 2). Также при определении защищенности оценивается мощность горных пород, которая определяется на основе цифровой модели рельефа.

Таблица 2

Балльная оценка глубины залегания грунтовых вод и соответствующие ей площади территории Смоленской области

Балл глубины уровня залегания грунтовых вод Площадь территории, км2 Процент от площади области
1 43477,79 87,18
2 5450,12 10,93
3 922,65 1,85
4 и 5 21,51 0,04

Применив модернизированную методику В.М. Гольдберга, создали интегральную карту защищенности грунтовых вод на территории Смоленской области и произвели оценку защищенности грунтовых вод для ландшафтных выделов ранга тип местности (рис. 3).

Площадь большинства природно-территориальных комплексов весьма значительна и защищенность имеет достаточно разнообразные варианты, но для всех общий уровень защищенности весьма низкий.

Рис. 3. Защищенность грунтовых вод на территории Смоленской области

Глава 4. Геоэкологический анализ состояния

зоны свободного водообмена

Отличительной особенностью процесса загрязнения подземных вод является то, что он в значительной степени обусловлен загрязнением других природных сред – атмосферного воздуха, поверхностных вод, почв. Будучи загрязненными, вследствие выбросов и сбросов различных веществ антропогенного происхождения, эти среды становятся как бы вторичными источниками загрязнения, влияющими на подземные воды. Первичными являются сами техногенные источники.

Повышенные концентрации загрязняющих веществ в водных объектах наблюдаются преимущественно в пределах городов с развитой промышленностью: в реке Днепр в гг. Дорогобуже и Смоленске; в реках Вязьма и Улица в г. Вязьме; в р. Вопец в г. Сафоново; в р. Вопь в г. Ярцево; в р. Малая Березина в г. Рудне; в р. Свиная в п. Красный; в р. Остер в г. Рославле; в р. Гжать в г. Гагарине. По-прежнему самыми загрязненными реками области являются реки Вязьма, Улица и Вопец (Государственный доклад, 2008).

Грунтовые воды, которые являются ближайшими к поверхности земли – наименее защищены. Практически вся масса загрязняющих веществ с поверхности земли, прошедших через зону аэрации, попадает в горизонт грунтовых вод, откуда эти вещества могут поступить в более глубокие горизонты. Роль грунтовых вод очень важна в общем процессе загрязнения подземных вод, и поэтому они должны быть первоочередным объектом самого тщательного изучения.

Альтернативными источниками водоснабжения населения являются децентрализованные источники, использующие первый водоносный горизонт, т.к. грунтовые воды в наименьшей степени связаны с некондиционными межпластовыми водами глубоких водоносных пластов.

Для индивидуального городского, сельского и дачного водоснабже­ния используются грунтовые воды, добываемые с помощью шахтных ко­лодцев. Количество общественных зарегистрированных колодцев в 2007 г. составило 3568 (2006 г. – 3785), из них 3032 – в сельской местности. Коли­чество общественных колодцев, не отвечающих санитарно-эпидемиологи­ческим нормам, составляет 29,2% (2006 г. – 28,3%) (Государственный док­лад, 2008).

В нецентрализованных источниках водоснабжения по санитарно-химическим показателям было исследовано 308 проб воды (данные Роспотребнадзора). Из них не соответствовало гигиеническим нормативам 28,2 % проб (в 2006 году – 32,3 %). По микробиологическим показателям в 2007 году было исследовано 602 пробы воды, из них не соответствовало гигиеническим нормативам 38,4 % проб (в 2006 г. – 70,54 %). Наиболее неудовлетворительное качество воды в колодцах отмечается в Вяземском, Гагаринском, Ельнинском, Смоленском и Шумячском районах области – от 38 до 80% неудовлетворительных проб (Государственный доклад, 2008).

При помощи современного картографического пакета ArcGis 9.1 была построена цифровая модель антропогенной нагрузки на территорию Смоленской области. На основе анализа получили данные, что неиспользуемые земли или используемые в естественном виде занимают 22894 км2, из них площадь территорий с низкой антропогенной нагрузкой, которые можно рассматривать как территории с сохраненным природным ландшафтом – 16026 км2. Территории, на которых антропогенная нагрузка невысока и ландшафты используются в естественном виде занимают 6868 км2. Сельскохозяйственные земли со сравнительно малой интенсивностью землепользования занимают 9650 км2, а сельскохозяйственные земли с высокой интенсивностью землепользования – 14508 км2. Застроенные земли (поселения, промышленные, транспортные, нарушенные) занимают 2543 км2. Это может охарактеризовать область в целом как регион с малой интенсивностью землепользования.

Применив формулу по вычислению суммарной антропогенной нагрузки, был рассчитан общий балл, который составил 5,14:

n

Аn = Si * Bi,

i=1

где S – площадь вида (i – го) использования земель, в %; В – балльная оценка антропогенной нагрузки по i-му виду с учетом корректировки по дополнительным факторам; n – число групп.

При выявлении экологических состояний был использован метод экспертных оценок. В его основе лежит сопоставление уровней антропогенной нагрузки на данную территорию и потенциала устойчивости (в нашем случае защищенности грунтовых вод) самой территории. Были выделены три группы экологических условий: благоприятные (1–4 балла), удовлетворительные (5–8 балов), неудовлетворительные, или неблагоприятные (9–12 баллов).

Наибольший балл антропогенной нагрузки и наиболее неблагоприятные экологические состояния наблюдается в небольших по площади типах местности, где влияние негативного фактора не нивелируется территориями с низкой антропогенной нагрузкой и благоприятной экологической ситуацией. Из всех ландшафтных комплексов на территории Смоленской области нет ни одного, где бы были неудовлетворительные экологические состояния. Наибольший балл, характеризующий экологические состояния, не превышает 8,5.

Для большей части ландшафтов Смоленской области характерны относительно невысокие баллы антропогенной нагрузки и неблагоприятного экологического состояний. В тоже время ряд территорий испытывает значительную антропогенную нагрузку (рис. 4).

Основные ареалы неблагоприятных экологических состояний первого типа с комплексной нагрузкой приурочены к крупным промышленным центрам, выделены: Смоленский, Вяземский, Рославльский, Ярцевский, Сафоновский, Дорогобужско-Верхнеднепровский, Ельнинский, Десногорский, Велижский, Демидовский, Озерский, Починковский, Руднянский, Голынковский ареалы как наиболее крупные, а также существует ряд мелких ареалов.

К ареалам второго типа с преимущественно нарушенными землями можно отнести ряд ареалов на всей территории Смоленской области. Крупнейшие из них Издешковский, Гагаринский и Новодугинский расположены в центральной и восточной части области. Данные ареалы не являются сплошными, а представлены серией карьеров и прочих разработок полезных ископаемых, расположенных относительно близко друг к другу.

Наиболее крупные ареалы третьей группы, оказывающиеся в зоне влияния гидротехнических сооружений, приурочены к береговым зонам водохранилищ – это Деснинский, Вазузский и Яузский ареалы. Данные ареалы непосредственной антропогенной нагрузки не испытывают, поскольку большая часть территорий занята лесами и заболочена, особенно возле Вазузского и Яузского водохранилищ. Но в гидрологическом плане они имеют прямую зависимость от гидродинамики водохранилища. Активизация заболачивания также проявляется вследствие подтопления близлежащих территорий.

Наиболее целесообразно рассматривать части ландшафтов, относящихся к ареалам неблагоприятных экологических состояний и имеющих в приделах этих ареалов значительную антропогенную нагрузку и неудовлетворительную экологическую ситуацию (т.к. ареалы неблагоприятных экологических ситуаций, в особенности второго типа, дискретны).

Наибольшая площадь ареалов с неблагоприятным экологическим состоянием (более 100 км2) расположена в Вяземском, Духовщинском, Смоленско-Краснинском, Ельнинском, Гжатско-Рузском, Сафоновско-Холм-Жирковском, Сожско-Остерском и Сычевском (Вазузском) физико-географических районах (ландшафтах).

Территории с неблагоприятным экологическим состоянием занимают площадь от 50 до 100 км2 и встречаются в Руднянско-Микулинском, Починковском, Березинском и Верхне-Днепровском физико-географических районах.

Относительно благоприятная экологическая обстановка характерна для Слободского физико-географического района, где площадь ареалов с неблагоприятным экологическим состоянием занимает менее 10 км2.

Рис. 4. Экологическое состояние зоны свободного водообмена

на территории Смоленской области

ВЫВОДЫ

Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 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.