Оцiнка геоекологiчного стану водних ресурсів малих річок (на прикладі річок пiвнiчного макросхилу Кримських гiр)

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТАВРІЙСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМ. В.І. ВЕРНАДСЬКОГО

УДК 910.3: 556.53 (477.75)

ОЦІНКА ГЕОЕКОЛОГIЧНОГО СТАНУ ВОДНИХ РЕСУРСІВ МАЛИХ РІЧОК (на прикладі малих річок північного макросхилу Кримських гір)

11.00.11 - конструктивна географія та раціональне використання природних ресурсів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Тімченко Зінаїда Володимирівна

Сімферополь 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник - доктор географічних наук, доцент Позаченюк Катерина Анатоліївна, Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, доцент кафедри геоекології

Офіційні опоненти:

доктор географічних наук, професор Гопченко Євген Дмитрович, Одеський гідрометеорологічний інститут, завідуючий кафедрою гідрології суші, проректор з наукової роботи

кандидат географічних наук, ст. науковий співробітник Сілецький Юрій Андрійович, Київський національний університет ім. Т.Г. Шевченко, завідуючий лабораторією ланд-шафтної екології і аерокосмічного моніторинга навколишнього середовища

Провідна установа: Інститут географії НАН України, м. Київ

Захист відбудеться 18 січня 2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.03 при Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського за адресою: 95007, м. Сімферополь, вул. Ялтинська, 4

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського (м. Сімферополь, вул. Ялтинська, 4)

Автореферат розісланий 16 грудня 2000 р.

Вчений секретар

специалізованої вченої ради Позаченюк К.А.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми визначається процесами погіршення геоекологічного стану водних ресурсів рік. Особливо чутливі до цього малі річки. Інколи вони зникають як елемент ландшафту. Однако немає загальноприйнятої методики з розрахунку єдиного комплексного показника геоекологічного стану водних ресурсів малих річок, пов'язаного з виміряними параметрами і нормованими значеннями. Часто невідомі гідрографічні характеристики малих річок і водозбірних басейнів, гідрологічні та гідрохімічні характеристики їх водних ресурсів, знання яких необхідне для оптимізації господарської діяльності. Не визначений критерій, що характеризує антропогенне навантаження на водні ресурси, за допомогою якого можна було б нормувати антропогенні чинники, не вдаючись до методу експертних оцінок. Геоекологічний стан водних ресурсів малих річок не завжди розгляд-дається як результат стану сучасних ландшафтів водозбірних басейнів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження пов'язане з науково-дослiдними роботами, безпосередню участь у яких брав здобувач. Зокрема, з науковою темою № 1406 “Разработка методики комплексного геоэкологического картирования и районирования промышленно-городских агломераций по степени экологической устойчивости” та роботами з паспортизації малих річок Криму, які виконувалися відповідно до розпорядження Ради Міністрів України № 658р від 18.12.1987 р. і наказу Мінводгоспа України № 10 від 18.01.1988 р. В Основних напрямах державної політики України в області охорони навколишнього середовища, використання природних ресурсів і забезпечення екологічної безпеки (1999), Національній програмі екологiчного оздоровлення басейну Днiпра та полiпшення якостi питної води (1997) передбачається, в тому числі, проведення оцінки стану малих річок.

Мета і задачі дослiдження. Метою дисертацiйної роботи є оцінка геоекологічного стану водних ресурсів малих річок північного макросхилу Кримських гір. Для досягнення поставленої мети були вирішені такі задачі: 1) розроблено методику комплексної оцінки геоекологічного стану водних ресурсів малих річок з використанням виміряних і нормативних показників якості води; 2) визначено гідрографічні характеристики малих річок північного макросхилу Кримських гір, гідрологічні та гідрохімічні показники їх водних ресурсів; 3) проведено комплексну оцінку геоекологічного стану водних ресурсів малих річок північного макросхилу Кримських гір по розробленій автором методиці; 4) виявлено причини, що визначають їх геоекологічний стан, встановлено критерій антропогенного навантаження - відносна антропогенна нагрузка з визначенням її гранично допустимих значень; 5) здійснено оцінку геоекологічного стану дослідженої території, в тому числі з урахуванням геоекологічної стійкості.

Об'єкт дослідження - водні ресурси малих річок північного макросхилу Кримських гір.

Предмет дослідження - геоекологічний стан водних ресурсів малих річок, зумовлений станом геосистем водозбірних басейнів.

Наукова новизна отриманих результатів:

- запропоновано методику комплексної оцінки геоекологічного стану водних ресурсів малих річок через такі показники, як геоекологічна стійкість і геоекологічна надійність;

- запропоновано методику встановлення критерію антропогенного навантаження на водні ресурси малих річок;

- вперше визначено невідомі гідрографічні характеристики малих річок північного макросхилу Кримських гір і водозбірних басейнів, а також гідрологічні та гідрохімічні характеристики їх водних ресурсів;

- на основі аналізу вихідних слабоперетворених природних ландшафтів, антропогенного навантаження в межах водозбірних басейнів та за рахунком комплексних показників геоекологічного стану виділено три типи досліджуваної території: стійкий, у середньому стійкий з осередками нестійкості, нестійкий.

Практичне значення отриманих результатів. Положення запропонованої методики були використані при випуску звіту Кримської академії природоохоронного та курортного будівництва по держбюджетній темі НДР 1406 “Разработка методики комплексного геоэкологического картирования и районирования промышленно-городских агломераций по степени экологической устойчивости” (1995); при виробленні пропозицій Рескомітету з охорони навколишнього середовища і природних ресурсів АРК, Рескомітету водного господарства АРК, Кримської академії природоохоронного та курортного будівництва і Кримської республіканської асоціації “Экология и мир” по Міжнародному проекту “Подготовка условий для включения крымских курортов в Европейское движение качества курортних городов “Голубой флаг Европы” (1999); при оцінці геоекологiчного стану водозбiрної площі Сімферопольського водосховища в проекті “Водоохранные зоны Симферопольського водохранилища” (1999); при паспортизації малих річок басейну р. Чорна і ставків зони міста Севастополя на замовлення Севастопольської держадміністрації (2000).

Отримані результати за оцінкою геоекологiчного стану водних ресурсів досліджених річок можуть скласти основу розв'язання питання про першочерговiсть проведення заходів щодо їх відродження.

Методичні положення, розроблені при виконанні дисертацiйної роботи, використовувалися в курсах дисциплін “Основи екології” і “Безпека життєдіяльності” в Кримській академії природоохоронного та курортного будівництва, в Кримському економiчному інституті Київського національного економічного університету, в Сімферопольському інституті економіки і управління, в Таврійському інституті підприємництва і права. Гідрографічні і гідрологічні характеристики малих річок використовувалися при викладанні дисциплін “Інженерна гідрологія і регулювання стоку” в Кримській академії природоохоронного та курортного будівництва; “Водні ресурси і водне господарство Криму” в Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконувалась особисто Тімченко З.В. на кафедрі геоекології Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського та у відділі гідротехнічних споруд Державного проектно-дослідного інституту з меліоративного та водогосподарчого будівництва “Кримгіпроводгосп”, де автор працює з 1992 р., приймаючи участь у паспортизації малих річок Криму. Результати цієї роботи становлять основу дисертації. Автор виконував комплекс польових робіт з обстеження річок, а також обробку і узагальнення отриманих результатів. Особистий внесок автора полягає в розробці методики комплексної оцінки, випробування якої проведене при оцінці геоекологічного стану малих річок північного макросхилу Кримських гір. На основі аналізу геоекологічного стану малих річок і використання природних ресурсів у їх водозбірних басейнах запропоновано критерій антропогенного навантаження і встановлено його гранично допустимі значення. Території водозбірних басейнів малих річок оцінено за ступенем геоекологічної стійкості з урахуванням природних ландшафтів та антропогенного навантаження.

При виконанні роботи були використані також архівні і звітні матеріали Центру з гідрометеорології, Рескомводгоспа, Управління сільського господарства, Державного проектно-дослідного інституту з меліоративного та водогосподарчого будівництва “Кримгіпроводгосп”.

На захист виносяться такі положення:

- методика комплексної оцінки геоекологічного стану водних ресурсів малих річок з використанням виміряних і нормативних показників якості води;

- застосування розробленої методики для оцінки геоекологічного стану антропогенезованої території з використанням виміряних і нормативних показників якості атмосферного повітря, поверхневих і підземних вод, грунтів;

- встановлені гідрографічні характеристики малих річок північного макросхилу Кримських гір та їх водозбірних басейнів, гідрологічні і гідрохімічні характеристики їх водних ресурсів;

- методика встановлення критерія антропогенного навантаження на водні ресурси малих річок та гранично допустимі значення відносної антропогенної нагрузки;

- оцінка геоекологічного стану водних ресурсів малих річок північного макросхилу Кримських гір і територій їх водозбірних басейнів на основі розробленої автором методики.

Апробація результатів дисертації. Основні результати наукових досліджень доповідались, обговорювалися і були позитивно оцінені на VШ з'їзді Українського географічного товариства (Луцьк, 2000) і на 13 наукових конференціях, з яких дві міжнародні, в тому числі: міжнародна науково-практична конференція “Геоэкологические и медико-экологические проблемы промышленно-городских агломераций” (Сімферополь, 1994); міжнародна регіональна конференція “Проблеми экологии и рекреации Азово-Черноморского региона” (Сімферополь, 1994); науково-практичних конференціях і семінарах, що проводилися в КАПКБ (1992, 1994, 1996, 1998, 1999); науково-практичному семінарі “Сохранение и восстановление малых рек” (Київ, 1993); конференції, присвяченій 130-річчю В.І. Вернадського (Сімферополь, 1993); науково-практичному семінарі “Статистичний моніторинг екологічного стану регіону, галузі” (Житомир, 1997); 3- їй Українській науковій конференції “Екологія, геологія і мінералогія рудних районів” (Кривий Ріг, 1999); міжгалузевій конференції “Научные и практические аспекты курортно-рекреационной деятельности” (Ялта, 1999); міжвузівській конференції “Глобальные экологические и социальные проблемы человечества в 3-ем тысячелетии” (Сімферополь, 1999).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 24 роботи (з них 4 - у виданнях, затверджених ВАК, без співавторства), 21 стаття, 2 депонованих рукописи, 1 учбовий посібник.

Обсяг і структура роботи. Дисертація викладена на 132 сторінках машинописного тексту. Складається з вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел (180 найменувань, з них 5 латиницею), 10 додатків. Проілюстрована 26 таблицями і 12 малюнками.

Загальний обсяг дисертації 216 сторінок.

кримський річка гори геосистема

Основній положення і результати дисертації

У першому розділі на основі аналізу нормативної і довідкової документації, а також різних літературних джерел розглянуто принципи виділення малих річок, підходи до проведення оцінок стану геоекосистем, опрацьовано відомості про гідрометричне вивчення малих річок північного схилу Кримських гір і ландшафти їх водозбірних басейнів. У другому розділі обґрунтовано теоретичні підходи до виконання роботи і розкрито суть розробленої методики комплексної оцінки геоекологічного стану водних ресурсів малих річок. У третьому розділі за матеріалами паспортизації наведено гідрографічні, гідрологічні та гідрохімічні характеристики 33-х малих річок північного макросхилу Кримських гір. У четвертому розділі містяться результати оцінки геоекологічного стану водних ресурсів 31-ї із 33-х досліджених малих річок через комплексні показники геоекологічної стійкості, сукупність яких дозволила розрахувати геоекологічну надійність. Приведено дані з використання природних ресурсів у водозбірних басейнах, визначено критерій антропогенного навантаження у вигляді відносної антропогенної нагрузки з призначенням її гранично допустимих значень. Розглянуту територію оцінено за ступенем геоекологічної стійкості водних ресурсів малих річок. Подано загальні рекомендації з поліпшення їх геоекологічного стану.

Теоретико-методологічні підходи до дослідження водних ресурсів малих річок

Малі річки: визначення, характеристики. Нормативна і довідкова література дають різні визначення поняття “мала річка”. По-різному підходять до цього і ряд авторів (Вендров, 1963; Доманицький, 1971; Коронкевич, 1985, Субботін, 1995 та ін.). Аналіз розглянутих літературних джерел і характеристика річок Криму дозволили для наших умов ознаками “малої річки” вважати такі: довжина річки 10 - 100 км, площа водозбору менше за 1000 км², залежність водності та режиму від господарської діяльності у водозборах, місцеве народногосподарське значення.

Теоретичні підходи. Розробка теми дисертації базується на системно-синергетичному підході і загальних аспектах екології, пов'язаних з екологізацією усіх наук, а також з урахуванням основних положень гідрології, екології і ландшафтознавства. Виходячи з цього, сучасний геоекологічний стан водних ресурсів малих річок і територій їх водозбірних басейнів характеризується порушенням системних відносин їх організації, зокрема, середостворюючих і ресурсовстановлюючих властивостей, розвитком раніше не характерних деструктивних процесів (Позаченюк, 1999). Тому в роботі малі річки розглядаються як геосистеми з порушеною здатністю до самовідновлення, що відбивається на якості їх водних ресурсів. Дане положення реалізовується розкриттям залежності між геоекологічним станом водних ресурсів малих річок і станом територій їх водозбірних басейнів. Виходячи з системної парадигми, організація господарської діяльності в басейнах малих річок повинна бути сумісна з природним потенціалом, і як обов'язкова умова мати геосистеми, здатні зберегти стійкий розвиток їх територій. Тема роботи розкривалася на основі таких принципів: системності, унікальності, кумулятивності, обмеження, збереження, нестійкості, нелінійності, провідного процесу, узгодженості, малих впливів.

Методика комплексної оцінки геоекологічного стану водних ресурсів малих річок. При розробці методики комплексної оцінки геоекологічного стану водних ресурсів малих річок були застосовані принципи кваліметрії, що полягають в формуванні єдиного показника якості на основі одиничних, з урахуванням вагових коефіцієнтів і використання нормативів для різних видів водокористування:

- господарсько-питне і культурно-побутове (ГП і КП)

Для шкідливих речовин 1 і 2 класів небезпеки з однаковими лімітуючими показниками шкідливості (ЛПШ) встановлена вимога

У(П/Н) ? 1, (1)

де П, Н - показник концентрації речовини і її норма. Тоді комплексний показник геоекологічного стану (КПГЕС) для кожного ЛПШ матиме вигляд:

КПГЕС_лпш = 1 - У(П_i / Н_i)_лпш. (2)

Для i-тих речовин 3 і 4 класів небезпеки, пестицидів і гігієнічних параметрів вимоги пред'являються у вигляді: П_i / Н_i ? 1, якщо нормою є гранично допустиме значення, і має вигляд П_i / Н_i ? 1, якщо - мінімально допустиме. З цих співвідношень: (Н_i - П_i ) / Н_i ? 0 та (П_i - Н_i) / Н_i ? 0. Тоді одиничні показники геоекологiчного стану (ПГЕС) для них, відповідно:

ПГЕС_i = а_i (Н_i - П_i) / Н_і, (3)

ПГЕС_i = а_i (П_i - Н_i) / Н_i. (4)

Величина а_i служить ваговим коефіцієнтом i-того параметра, який пов'язаний з класом (кл) небезпеки речовини (а = кл, якщо міра небезпеки речовини збільшується із збільшенням номера класу; а = 1/кл, якщо навпаки).

КПГЕС для n речовин 3 і 4 класів небезпеки, пестицидів і гігієнічних параметрів визначається як середньоарифметичне значення від усіх отриманих ПГЕС:

КПГЕС _3,4 = (1 /n ) ( ПГЕС_i). (5)

Використовуючи усі (m) отримані значення (m) КПГЕС можна отримати середнє значення КПГЕС_ср:

КПГЕС_ср = (1/m) У КПГЕС. (6)

- рибогосподарське (РГ)

Для шкідливих речовин з однаковими ЛПШ встановлене також обмеження (1), тому:

КПГЕС_ЛПШ = 1 - У(П_i / H_i)_ЛПШ. (7)

Для параметрів, що входять в загальні вимоги, значення ПГЕС визначаються з використанням співвідношень (3) і (4), тоді КПГЕС_зв визначається за (5). Використовуючи всі отримані значення КПГЕС, можна отримати середнє значення, за формулою (6).

Кваліфікація геоекологічного стану водних ресурсів малих річок проводиться за середнім та мінімальним значеннями КПГЕС:

- якщо КПГЕС_ср і КПГЕС_мін перевищують нуль, то геоекологічний стан водних ресурсів стійкий;

- якщо КПГЕС_ср більше нуля, а КПГЕС_мін менше нуля, то геоекологічний стан водних ресурсів стійкий в середньому з осередками нестійкості;

- якщо КПГЕС_ср, і КПГЕС_мін негативні, то геоекологічний стан водних ресурсів нестійкий.

Для оцінки геоекологічного стану річки в цілом використовуються значення КПГЕС_ср для її ділянок та притоків, з яких обираються середнє та мінімальне значення. Обчислення запропонованих комплексних показників геоекологічного стану не потребує додаткових даних, в тому числі експертного характеру.

Геоекологічна надійність. Розгляд сукупності комплексних показників геоекологічного стану, обчислених на різних дільницях річки або в різні моменти часу, як статистичного ряду, складеного з випадкових величин, дозволяє провести аналіз ймовірності стійкого геоекологічного стану водних ресурсів малих річок за допомогою геоекологічної надійності (ГЕН):

ГЕН = 1 - (ч² / ( 2N - M + 0.5 ч² ), (8)

де ( ч² - значення функції "хі-квадрат" при довірчій ймовірності, що приймається рівною 0,9; N - загальне число значень КПГЕС_ср; М - число значень КПГЕС_ср, менших критичного нульового значення. Рівні геоекологiчної надійності кваліфікуються як для складних технічних систем: високий (ГЕН ? 0,9); прийнятний (0,9 > ГЕН ? 0,8); низький (ГЕН < 0,8).

Оцінка геоекологічного стану антропогенезованої території. Розроблену методику пропонується використовувати для оцінки геоекологічного стану антропогенезованої території, яку потрібно представити у вигляді чотирьох підсистем: атмосферного повітря, грунтів, поверхневих і підземних вод. Для кожної з них за даними спостережень обчислюються показники геоекологічного стану по окремим інгредієнтам, комплексні показники геоекологічного стану і геоекологічна надійність. Геоекологічну надійність всієї території можна визначити по значенням геоекологічної надійності кожної з підсистем:

ГЕН_т = 1 (1/ v z) [У (1 - ГЕН_j )² ]^0,5, (9)

де z - кількість досліджених підсистем; j - номер підсистеми.

Випробування методики комплексної оцінки геоекологiчного стану водних ресурсів проведене на малих річках північного макросхилу Кримських гір.

Оцінка геоекологічного стану водних ресурсів малих річок північного макросхилу Кримських гір

Відомості по малих річках північного макросхилу Кримських гір. У роботі представлено загальні відомості по малих річках північного макросхилу Кримських гір, отримані при їх паспортизації. Розкрито умови і особливості формування поверхневого стоку, розраховано невідомі гiдрографiчні та гiдрологiчнi характеристики. При розгляді річного стоку досліджувався вплив на його величину водосховищ, побудованих на річках. Було проведено аналіз зміни річкового стоку за допомогою подвійних інтегральних кривих (графік, побудований в координатах: х - наростаюче значення сум опадів, у - відповідне наростаюче значення сум річкового стоку). Для виключення впливу метеорологічних умов розглядалася не величина стоку, а безрозмірний показник - коефіцієнт стоку (відношення шару стоку до шару опадів). Аналіз цих кривих показав, що коефіцієнт стоку за період спостережень або не змінювався, або збільшувався або меншав, що говорить про наявність умов, які міняють співвідношення “стік - опади” як в один, так і в інший бік. Причому зміни ці практично миттєві, а тенденція зміненого стану досить велика (8 - 10 років). Приведено гідрохімічна характеристика водних ресурсів досліджених річок.

Проведення комплексної оцінки. Оцінка геоекологiчного стану водних ресурсів досліджуваних малих річок для різних видів водокористування показала такі результати (табл. 1).

Таблиця 1

Кількісний і відсотковий розподіл малих річок північного макросхилу Кримських гiр за рівнями кваліфікації геоекологiчного стану

Кількість річок	Водокористування
	господарсько-питне і культурно-по бутове	рибогосподарське
	Рівні кваліфікації геоекологічного стану
	стiйкий	осередки нестiйкостi	нестiйкий	стiйкий	осередки нестiйкостi	нестiйкий
31 шт	13	6	12	2	10	19
100%	41,9	19,4	38,7	6,5	32,2	61,3

Нестійкий геоекологiчний стан для господарсько-питного і культурно-побутового водокористування визначено для рік Чурук-Су, Західний Булганак, Малий Салгир, Ангара, Біюк-Карасу, Тана-Су, Сари-Су, Східний Булганак, Мокрий Індол, Сали, Сухий Індол, Чорох-Су, Соляна; для рибогосподарського водокористування - Західний Булганак, Альма, Бодрак, Кача, Марта, Чурук-Су, Східний Булганак, Мокрий Індол, Куртінська, Сали, Чорох-Су, Соляна, Малий Салгир, Зуя, Бурульча, Біюк-Карасу, Тана-Су, Сари-Су, Кучук-Карасу.

Розраховані комплексні показники геоекологiчного стану дозволили провести оцінку геоекологiчної надійності водних ресурсів малих річок північного макросхилу Кримських гір по відношенню до вимог господарсько-питного і культурно-побутового, а також рибогосподарчого водокористування. Геоекологічна надійність дорівнює відповідно: 0,77 та 0,60 і кваліфікується як низька. Причиною цього є антропогенне навантаження у водозбірних басейнах, пов'язане з використанням їх земельних і водних ресурсів.

Використання земельних і водних ресурсів. Аналіз використання земельних ресурсів водозбірних басейнів річок північного макросхилу Кримських гір показав, що сільгосппідприємства займають від 13 до 93,3% їх площі; ліси - від 2,3 до 96%; сільгоспугіддя - у середньому 55,1%, з них рілля - від 0 до 63%. Водні ресурси досліджених річок інтенсивно використовуються для цілей господарсько-питнього і культурно-побутового, сільськогосподарського водопостачання, зрошування. Причому безповоротне водоспоживання в басейнах досліджуваних річок становить до 77%. Річковий стік протягом року регулюється водосховищами і ставками, повний обсяг яких є 263 млн. м³. У річки скидаються стічні води, обсяг їх становить 50 - 100% від всього скидання.

Критерій антропогенного навантаження. Використання земельних і водних ресурсів впливає на якість водних ресурсів, яка залежить від стічних вод (W_ст), що безпосередньо скидаються в річки через систему каналізації (W_к.ф) і від вод, що стікають з поверхні водозбірних басейнів (відповідно: з сільськогосподарської території - W_сг; з урбанізованої території - W_ур). Тоді антропогенне навантаження умовно можна представити у вигляді річного обґєму стічних вод:

W_ст = W_сг + W_ур + W_к.ф. (10)

Якщо ці обґєми віднести до річного обґєму стоку річок (W), то (10) буде у виді:

W_ст/W = W_сг/W + W_ур /W + W_к.ф./ W. (11)

З рахунком

W_ст = F_сг · h = F_сг· W/F ; (12)

W_ур = F_ур · h = F_ур· W/F, (13)

де h - шар стоку; F - площа водозбірного басейну; F_сг, F_ур - площi водозборів, зайняті сільськогосподарськими та урбанізованими територіями; вираження для визначення критерія антропогенного навантаження - відносного антропогенного навантаження (ВАН) отримаємо у вигляді:

ВАН = f _сг + f _ур + щ _к.ф., (14)

де f_сг і f_ур - питомі площі водозборів, зайняті сільськогосподарськими та урбанізованими територіями, w_к.ф. - питомий обсяг промислових і побутових стічних вод. Значення ВАН може бути рівним 0 при відсутності антропогенного навантаження.

Визначення гранично допустимих значень відносного антропогенного навантаження. Зроблено спробу пов'язати між собою показники відносного антропогенного навантаження та геоекологічного стану водних ресурсів малих річок, який характеризується значеннями КПГЕС_ср і КПГЕС_мін. Між ними спостерігається кореляційний зв'язок (мал. 1). Коефіцієнт кореляції є 0,98 (ГП і КП) і 0,94 (РГ). Тому надалі для аналізу використовувався тільки один показник - КПГЕС_ср.

Була побудована залежність КПГЕС_ср від ВАН для різних видів водокористування (мал. 2). Великий розкид точок викликаний неідентичністю параметрів якості водних ресурсів, різною культурою сільгоспдіятельності і різною ефективністю очищення стічних вод. Побудова регресійної залежності проведена з урахуванням таких особливостей. При ВАН = 0 для ГП і КП водокористування КПГЕС_ср = 0,67; для РГ водокористування - КПГЕС_ср = 1. Тоді у регресійному вираженні у = А + Вх, значення вільного члена А стає відомим, а величина В визначається, виходячи із забезпечення мінімального середньоквадратичного відхилення розрахункових точок від регресійної прямої [В = (Уу - n · А)/У х, де n кількість точок]. Остаточно отримана узагальнююча залежність для ГП i КП, РГ водокористування, відповідно:

КПГЕС_ср = 0,67 - 1,22 · ВАН; (15)

КПГЕС_ср = 1 - 3,45 · ВАН. (16)

Отриманi залежності (15) і (16) та мал. 1 і 2 були використані для визначення гранично допустимих значень ВАН (табл. 2).

Таблиця 2

Гранично допустимі значення відносного антропогенного навантаження для водних ресурсів малих річок північного макросхилу Кримських гір

Геоекологічний стан водних ресурсів	Водокористування
	господарсько-питне і культурно-побутове	рибогосподарське
стiйкий	ВАН ? 0,42	ВАН ? 0,12
у середньому стiйкий з осередками нестiйкостi	0,42 < ВАН ? 0,55	0,12 < ВАН ? 0,30
нестiйкий	0,55 < ВАН	0,30 < ВАН

Отримані гранично допустимі значення ВАН дозволяють нормувати антропогенне навантаження у водозбірних басейнах малих річок.

Оцінка дослідженої території. У дисертаційній роботі якість водних ресурсів малих річок розглядається як інтегральна характеристика станів їх водозбірних басейнів. Тому результати проведеної комплексної оцінки геоекологічного стану малих річок були поширені на прилеглу територію, але з урахуванням зміни ландшафтів за їх довжиною. Для цих цілей була використана ландшафтна карта, складена Г.Є. Грішанковим (1997).

Геоекологічний підхід передбачає також аналіз сучасних видів землекористування у водозбірних басейнах малих річок. Таким чином, виділення однорідних територій проводилося на основі спільного аналізу геоекологічного стану дільниць досліджених річок для господарсько-питного і культурно-побутового водокористування, ландшафтних умов водозборів і міри їх господарського використання. Територія, що розглядається, оцінена за ступенем геоекологічної стійкості з виділенням трьох її типів: стійка, в середньому стійка з осередками нестійкості, нестійка (мал. 3).

Стійка територія характеризується наявністю лісів, які становлять приблизно 70%, розораністю земель - до 5%, коефіцієнтом урбанізації - до 3%. Крім того, більшість виміряних параметрів, що характеризують якість водних ресурсів, не перевищують встановлені нормативи (КПГЕС_ср > 0; КПГЕС_мін > 0). До таких територій належать водозбірні басейни рік Бельбек і Альма, а також верхів'я інших. Територія в середньому стійка з осередками нестійкості має такі показники: залісеність - біля 40%, розораність - біля 20%, населені пункти займають біля 5%. Причому більшість виміряних параметрів показників якості води перевищують нормативи (КПГЕС_ср > 0; КПГЕС_мін < 0). Така територія характерна для середніх течій річок Байдарки, Західного Булганака, Зуї. Нестійка територія: залісеність - до 10%, розораність - більше за 50%, урбанізованість - біля 10%. При цьому значення всіх виміряних параметрів перевищують нормативи (КПГЕС_ср < 0; КПГЕС_мін < 0). У нестійкому стані знаходяться водозбірні басейни рік Західний Булганак, Чурук-Су, нижні течії річок Чорної, Західний Булганак, Східний Індол, Мокрий Індол, Сухий Індол, Чорох-Су.

Заходи з поліпшення геоекологічного стану. Для поліпшення геоекологічного стану малих річок північного макросхилу Кримських гір пропонується виконання таких заходів: організаційно-господарських (проведення моніторинга геоекологічного стану малих річок, встановлення гранично допустимого скидання з урахуванням комплексних показників геоекологічного стану та ін.), агротехнічних (підвищення культури землекористування і ін.), лісо- і лугомеліоративних (посадки лісу у водозбірних басейнах, де спостерігається знижена лісистість та ін.). Першочергове виконання цих заходів повинно проводитись на територіях, що характеризуються нестійким геоекологічним станом. Побудовані на досліджуваних річках в 60-70-ті роки ставки і водосховища дозволяють запобігти катастрофічним паводкам і більш повно використати місцеві водні ресурси, але тривала їх експлуатація призвела до погіршення їх геоекологічного стану, що вимагає проведення певних заходів (встановлення прибережної захисної смуги та ін.). Велике значення для підтримки стійкого геоекологічного стану малих річок має розґяснювальна робота, спрямована на пропаганду серед населення необхідності охорони малих річок від забруднення і виснаження.

Висновки

1. Розроблено методику комплексної оцінки геоекологічного стану водних ресурсів малих річок для різних видів водокористування з використанням виміряних і нормативних показників якості води. Запропоновано комплексний показник геоекологічного стану водних ресурсів, який для вод господарсько-питного і культурно-побутового використання включає виміряні параметри якості води, їх норми і класи небезпеки шкідливих речовин; для вод рибогосподарського призначення - виміряні параметри і їх норми. Сукупність комплексних показників геоекологічного стану, отриманих на різних дільницях річки або в різні моменти часу, дозволяє визначити геоекологічну надійність. Кваліфікація рівнів надійності запропонована аналогічно складним технічним системам.

2. Запропонована методика випробувана для комплексної оцінки геоекологічного стану антропогенізованої території, яку як екологічну систему представлено у вигляді чотирьох підсистем: атмосферного повітря, грунтів, поверхневих і підземних вод.

3. Проведено комплексну оцінку геоекологічного стану водних ресурсів 31-ої малої річки північного макросхилу Кримських гір для різних видів водокористування. Для господарсько-питного і культурно-побутового - геоекологічний стан водних ресурсів 13-ти річок (41,9%) кваліфікується як стійкий; 6-ти річок (19,4%) як в середньому стійкий з осередками нестійкості і 12-ти річок (38,7%) - як нестійкий (річки Чурук-Су, Західний Булганак, Ангара, Малий Салгир, Біюк-Карасу, Сари-Су, Кучук-Карсу, Східний Булганак, Мокрий Індол, Чорох-Су, Соляна). Для рибогосподарського - геоекологічний стан водних ресурсів 2-х річок (6,5%) кваліфікується як стійкий; 10-ти річок (32,2%) - як в середньому стійкий з осередками нестійкості і 19-ти річок (61,3%) - як нестійкий (ріки Чурук-Су, Марта, Кача, Бодрак, Альма, Західний Булганак, Малий Салгир, Зуя, Бурульча, Біюк-Карасу, Тана-Су, Сари-Су, Кучук-Карасу, Східний Булганак, Мокрий Індол, Куртінська, Сали, Чорох-Су, Соляна). Геоекологічна надійність водних ресурсів досліджених річок відносно вказаних видів водокористування оцінюється відповідно 0,77 та 0,60, що кваліфікується як низька.

4. Уперше встановлено такі характеристики 33-х малих річок північного макросхилу Кримських гір:

гідрографічні - лісистість, урбанізованість, розораність, меліорованість, ерозійність, озерність водозбірних басейнів; довжини і схили річок, середні висоти і площі водозборів визначені для 17-ти рік; для інших 16-ти - уточнені з використанням великомасшабних карт;

гідрологічні - норма річного стоку, річний розподіл стоку, максимальні витрати води. За допомогою методів теорії ймовірностей показано відсутність впливу на річний стік водосховищ, побудованих на досліджуваних річках. Аналіз подвійних інтегральних кривих “стік - опади” показав, що його величина за період спостережень як меншала, так і збільшувалася;

гідрохімічні - на момент обстеження за 20 - 30-ти показниками якості води, в які входить мінералізація, жорсткість, завислі речовини, біогенні і органічні компоненти, водневий показник, важкі метали, токсичні речовини, визначено в лабораторії Центру гідрометеорології.

5. Запропоновано методику встановлення критерія антропогенного навантаження на водні ресурси малих річок у вигляді відносного антропогенного навантаження (відношення річного обґєму сільськогосподарських, промислових і побутових стічних вод до річного обґєму стоку річки) та отримано гранично допустимі значення, що розділяють області стійкого і нестійкого геоекологічного стану водних ресурсів. Так водні ресурси малих річок знаходяться в стійкому стані, якщо відносне антропогенне навантаження не перевищує 0,42 (господарсько-питне і культурно-побутове водокористування) і 0,12 (рибогосподарське); в нестійкому стані - більше, відповідно: 0,55 і 0,30. Між цими значеннями геоекологічний стан водних ресурсів малих річок визначається як в середньому стійкий з осередками нестійкості.

6. Оцінка геоекологічного стану досліджуваної території Криму базується на аналізі початкового слабоперетвореного природного ландшафту (на рівні місцевостей, поясів і зон), використання земельних ресурсів, а також розрахункових характеристик геоекологічної стійкості водних ресурсів. Виділено три типи території: стійка (лісистість біля 70%, рілля біля 5%, населені пункти біля 3%, більшість виміряних параметрів не перевищує гранично допустимих значень); в середньому стійка з осередками нестійкості (ліс 40%, рілля 20%, населені пункти 5%, більшість виміряних параметрів якості води перевищує гранично допустимі значення) і нестійка (ліс 10%, рілля більше за 50%, населені пункти 10%, всі виміряні параметри перевищують гранично допустимі).

7. Для відновлення геоекологічного стану водних ресурсів малих рік північного макросхилу Кримських гір рекомендується виконання різних заходів (організаційно-господарських, агротехнічних, лісо- і лугомеліоративних) насамперед для тих рік, у яких за результатами проведеної оцінки нестійкий геоекологічний стан (річки Чурук-Су, Байдарка, Західний Булганак, Ангара, Малий Салгир, Східний Булганак, Мокрий Індол, Сухий Індол, Чорох-Су, Соляна). Велике значення для підтримки стійкого геоекологічного стану малих річок має разґяснувальна і освітня робота, направлена на пропаганду серед населення необхідності охорони малих рік від забруднення і виснаження.

Основні публікації за темою дисертації

Тимченко З.В., Боровский Б.И., Мозговой А.И. Экология. Симферополь: ТИПП, 1996. 94 с.

Тимченко З.В. Оценка экологического состояния малых рек Крыма // Культура народов Причерноморья. 1998. № 3. С. 39 - 41.

Тимченко З.В. Анализ использования водных ресурсов малых рек Крыма // Культура народов Причерноморья. 1999. № 4. С. 444 - 447.

Тімченко З.В. Комплексна оцiнка екологiчного стану р. Чорна та її притокiв. // Водне господарство України. 1999. № 3. С. 34 - 37.

Тимченко З.В. Оценка экологической надёжности малых рек Крыма // Учёные записки ТНУ им. В.И. Вернадского. Т. 12. № 1. Симферополь: ТНУ, 2000. С. 61 - 64.

Тимченко З.В. Экологическое состояние р. Чурук-Су в окрестностях г. Бахчисарая // Вестник физиотерапии и курортологии. 1998. № 3. C. 71 - 72.

Тимченко З.В. Анализ экологического состояния рек северо-восточных склонов Крымских гор // Строительство и техногенная безопасность. Симферополь: Таврия, 1998. С. 59 - 65.

Тимченко З.В., Сараев А.Д., Тимченко Е.А. Нарушение законов экологии при хозяйственном использовании малых рек // Строительство и техногенная безопасность. Симферополь: Таврия, 1998. С. 30 - 36.

Тимченко З.В. Критерий антропогенной нагрузки на устье реки // Геолого-мiнерологiчний вiсник. Кривой Рог: КТУ, 1999. С. 86 - 89.

Тимченко З.В., Боровский Б.И. Возрождение малых рек Крыма - фактор устойчивого развития // Устойчивый Крым. План действий: Научные труды КИПКС. Киев-Симферополь: Сонат, 1999. С. 209 - 218.

Тимченко З.В., Тарасенко В.С., Ступаченко Ю.В. и др. Оценка условий для включения крымских курортов в Европейское движение качества туристических городов “Голубой флаг Европы” // Строительство и техногенная безопасность. Симферополь: КАПКС, 1999. С. 13 - 26.

Максимальные расходы воды малых рек Крыма в периоды паводков // Строительство и техногенная безопасность. Симферополь: КАПКС, 1999. С. 185 - 192.

К проблеме оценки геоэкологической устойчивости природно-технических систем / Тимченко З.В., Дублянская Г.Н., Боровский Б.И. и др. - Симферополь: КИПКС, 1993. 26 с. Рус. Деп. в ГНТБ Украины 17.03.93 г. № 2167. Ук 93.

Комплексная оценка экологического состояния и экологической надёжности малых рек / Тимченко З.В. Симферополь: КИПКС, 1999. 26 с. Рус. Деп. в ГНТБ Украины 11.05.99. № 133. Ук 99.

Тимченко З.В., Дублянская Г.Н., Боровский Б.И. и др. Комплексная оценка экологического состояния промышленно-городской агломерации // Движение к ноосфере; теоретические и региональные проблемы. Симферополь, СГУ, 1993. С. 62 - 66.

Тимченко З.В., Боровский Б.И., Горбатюк Н.В. Методика оценки экологического состояния промышленно-городских агломераций по результатам мониторинга // Геоэкологические и медико-экологические проблемы промышленно-городских агломераций. Ч. 1. Симферополь: КИПКС.1994. С. 117 - 119.

Тимченко З.В., Лупенко В.Н. Экологическая паспортизация малых рек Крыма // Геоэкологические и медико-экологические проблемы промышленно-городских агломераций. Ч. 1. Симферополь: КИПКС. 1994. С. 138 - 139.

Тимченко З.В., Боровский Б.И. Экологическое состояние р. Кача при впадении в Чёрное море // Проблемы экологии и рекреации Азово-Черноморского региона. Симферополь: Таврида, 1995. С. 169 - 171.

Тимченко З.В., Боровский Б.И., Белашова Л.В. Экологические законы внутреннего динамического равновесия и замедления в оценке результатов эксплуатации Северо-Крымского канала // Формирование окружающей среды на урбанизированных территориях. Ч. 2. Симферополь; КИПКС, 1996. С. 20 - 21.

Тимченко З.В. Оценка экологического состояния р. Чёрная // Формирование окружающей среды на урбанизированных территориях. Ч. 2. Симферополь: КИПКС, 1996. С. 21 - 23.

Тимченко З.В. Методика комплексной оценки экологического состояния малых рек // Статистичний монiторинг екологiчного стану регiону, галузi. Киев-Житомир, 1997. С. 104 - 108.

Тимченко З.В. Влияние водохранилищ на речной сток // Сб. материалов научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава по итогам НИР за 1996-1997 годы. Симферополь: КИПКС, 1998. С. 140 - 141.

Тимченко З.В. Оценка экологического состояния крымских рек курортно-рекреационной зоны // Научные и практические аспекты курортно-рекреационной деятельности. -лта, 1998. С. 75 - 76.

24. Тімченко З.В. Оцiнка екологiчного стану малих рiчок // Украiна та глобальнi процеси: географiчний вимiр. Т. 2. Киiв - Луцьк: “Вежа”, 2000. С. 317 - 320.

Анотація

Тiмченко З.В. Оцiнка геоекологiчного стану водних ресурсiв малих рiчок (на прикладi рiчок пiвнiчного макросхилу Кримських гiр). - Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата географiчних наук за спецiальностю 11.00.11 - конструктивна географiя та рацiональне використання природних ресурсiв. - Таврiйский нацiональний унiверсiтет iм. В. I. Вернадського, 2000.

В основi дослiджень полягає системно-сiнергетичний пiдход. Малi рiчки роздивляються як геосистеми з порушенною здiбнiстю до самовiдновлення. Їх воднi ресурси можна оцiнити за допомогою комплексних показникiв геоекологiчного стану, сукупнiсть яких дозволяє розрахувати геоеколiчну надiйнiсть. Аналiз ландшафтiв водозбірних басейнів 33-х малих річок північного макросхилу Кримських гір, вiдносного антропогенного навантаження в їх межах, характеристик геоекологiчної стiйкостi водних ресурсiв дозволив видiлити три типи територii: стiйка, у середньому стiйка з осередками нестiйкостi, нестiйка.

Ключовi слова: малi рiчки, геосистема, геоекологiчний стан, комплексний показник екологiчного стану, геоекологiчна стiйкiсть, еколiчна надiйнiсть, вiдносне антропогене навантаження.

Annotation

Тimchenko Z.V. The mark of the geoecological state of water resources of small rivers (on the example of the small rivers of northern hillside of the Crimean mountains). - Manuscript.

Dissertation to apply for scientific degree of the candidate of the geographical sciences on the specialіty 11.00.11 - constructive geography and rational use of natural resources. - Tavrida National University by name of Vernadsky V.I., Simferopol, 2000.

The system-sinenergttic methods of approach in the base of researches. The small rivers are considered as geosystems with disturb ant ability to self reconstructing. Their water resources may be marked with the help of complex indicator geoecological state, totality of which allows to calculate the geoecological dependence. The analysis of the landscapes of the river basins of the 33-th small rivers of northern hillside of the Crimean mountains, relatival anthropological loading in their limits, of the characteristics of geoecological stability of water resources allowed to single out three types of territories: stable, middle stable of nonstability, nonstable.

Key words: small rivers, geosystem, complex indicator geoecological state, geoecological stability, geoecological dependence, relatival anthropological loading.

Аннотация

Тимченко З.В. Оценка геоэкологического состояния водных ресурсов малых рек (на примере малых рек северного макросклона Крымских гор). - Рукопис.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата географических наук по специальности 11.00.11- конструктивная география и рациональное использование природных ресурсов. - Таврический национальный университет им. В.И.Вернадского, Симферополь, 2000.

Диссертация посвящена оценке геоэкологического состояния водных ресурсов 33-х малых рек северного макросклона Крымских гор. В основе исследований лежит системно-синергетический подход. Малые реки рассматриваются как геосистемы с нарушенной способностью к самовосстановлению.

Для проведения комплексной оценки геоэкологического состояния их водных ресурсов разработана методика, основанная на принципах квалиметрии и требований нормативной документации, которая позволяет определить геоэкологическую устойчивость при этом используются комплексные показатели геоэкологического состояния водных ресурсов, которые для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования включают измеренные параметры воды, их нормы и классы опасности вредных веществ; для вод рыбохозяйственного назначения - измеренные параметры и их нормы. Совокупность комплексных показателей геоэкологического состояния позволяет определить геоэкологическую надёжность водных ресурсов малых рек.

Существует тесная зависимость между геоэкологическим состоянием водных ресурсов малых рек и антропогенной нагрузкой в их водосборных бассейнах, которая в работе выражена в виде относительной антропогенной нагрузки (отношение годового объёма сточных вод, в том числе и с площади водосборного бассейна, к годовому объёму речных вод), что позволило установить её предельно допустимые значения. Анализ исходных слабопреобразованных естественных ландшафтов и использования природных ресурсов водосборных бассейнов с учётом расчётных характеристик геоэкологической устойчивости водных ресурсов позволил выделить три типа территории: устойчивая; в среднем устойчивая с очагами неустойчивости; неустойчивая.

В работе даны рекомендации по улучшению геоэкологического состояния водных ресурсов малых рек, в первую очередь для рек с неустойчивым геоэкологическим состоянием.

Ключевые слова: малые реки, геосистема, комплексный показатель геоэкологического состояния, геоэкологическая устойчивость, геоэкологическая надёжность, относительная антропогенная нагрузка.

Размещено на Allbest.ru

...