Размещено на http://www.allbest.ru/

Львівський національний університет імені Івана Франка

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

Техногенез та еколого-геоморфологічні проблеми Львівської області

Спеціальність 11.00.04 - геоморфологія і палеогеографія

Волчанський Ростислав Володимирович

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Оцінка змін геоекологічного стану геоморфосфери, що пов'язані з безпосереднім або опосередкованим впливом техногенних чинників на рельєф і інші компоненти навколишнього середовища (гідросфери, атмосфери, педосфери, біосфери) є пріоритетним завданням екологічної геоморфології. Пріоритетність завдання визначається як нагальною потребою покращання соціально-екологічної ситуації в багатьох регіонах України, зокрема у Львівському, які потерпають від наслідків надмірного техногенного впливу на природне середовище, так і можливістю реалізації наукових програм, спрямованих на оцінку геоекологічного стану навколишнього середовища, визначення рівня його трансформованості, обґрунтування системи екостабілізаційних та процесорегулювальних заходів.

Львівська область відноситься до регіонів з високим ступенем господарського освоєння природних ресурсів, великою тривалістю їх інтенсивної експлуатації, що призвело до загострення тут ряду еколого-геоморфологічних, урбоекологічних, гідроекологічних, агроекологічних та медико-географічних проблем. Територія області характеризується великою різноманітністю не тільки геолого-тектонічних та геоморфологічних умов, але й суттєвими відмінностями ґрунтового та рослинного покриву, кліматичних умов тощо. Економіка Львівської області представлена широким спектром видів господарської діяльності - від сільського господарства до видобування і переробки корисних копалин. Тривале природокористування зумовило суттєву трансформацію рельєфу та багатьох компонентів ландшафту. Ця обставина зумовила вибір території Львівської області в якості об'єкту дисертаційного дослідження, а недостатня увага до геоморфологічних проблем техногенезу в українській науці про рельєф до останніх років слугувала підставою для постановки цієї теми.

Актуальність дисертаційного дослідження визначалась не лише природоохоронними, а й економічними потребами, адже Львівська область відноситься до регіонів з високим ступенем небезпеки виникнення кризових природно-техногенних та соціально-економічних ситуацій [Україна…, 2005].

В аспекті природоохоронних потреб Львівської області результати роботи сприятимуть визначенню ареалів найбільшого техногенного впливу, встановленню допустимих норм техногенного навантаження на її геоморфосферу, впровадженню організаційних, інженерно-геоморфологічних, економічних та геоекологічних заходів, спрямованих на оптимізацію стану рельєфу та регулювання темпу розвитку морфодинамічних процесів.

Результати дисертаційної роботи можуть використовуватися при побудові кадастру земельних угідь Львівської області, адже реальна їхня вартість прямо пропорційно залежить від геоекологічного стану геоморфосфери (інтенсивності розвитку небезпечних геоморфологічних і техногенно зумовлених рельєфоутворювальних процесів), родючості ґрунтів та їхньої деградованості.

На фоні європейської інтеграції робота створює підґрунтя для налагодження прикордонної соціально-економічної і природоохоронної співпраці між державами - сусідами на макрорегіональному, регіональному і локальному рівнях.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. На кафедрах геоморфології і палеогеографії та конструктивної географії і картографії Львівського національного університету імені Івана Франка розвивається еколого-геоморфологічний напрям наукових досліджень, в межах якого і виконувалась дисертаційна робота. Прикладні розробки та частина зібраного матеріалу увійшла у звіти з госпдоговірних тем „Аналіз існуючого стану спостережень за екологічною ситуацією на території Львівщини з метою розробки концепції та програми регіонального моніторингу довкілля” (2000-2001 рр.) та Вс-77 Б „Географічні проблеми західного регіону України” (№ д. р. 0101U001424), виконуваних автором під керівництвом професора І.П.Ковальчука, а також у звіти з досліджень ВАТ „Геотехнічний інститут”, а саме „Звіт про спеціальні геоекологічні дослідження центральної частини міста Львова” (1998-2001 рр.) та „Звіт про дослідження з оцінки екологічного та санітарно-гігієнічного стану територій, прилеглих до Львівського полігону твердих побутових відходів” (2004-2006 рр.).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи полягала в розробці наукових засад вивчення техногенного рельєфу та проведенні оцінки геоекологічного стану фрагменту геоморфосфери в межах Львівської області шляхом виявлення особливостей поширення, визначення масштабів та інтенсивності техногенного перетворення рельєфу, обґрунтуванні пропозицій з оптимізації природокористування і зниження геоекологічної напруги.

Для досягнення мети вирішувалися такі завдання: 1) удосконалення науково-методичних підходів до визначення масштабів і техногенної трансформації компонентів довкілля, розробка показників та критеріїв оцінки техногенного впливу на рельєф; 2) створення геоінформаційної моделі геоекологічного стану довкілля Львівщини на базі електронної версії топографічної карти масштабу 1:200 000; 3) формування інформаційної бази про об'єкти техногенного впливу на природне довкілля області; 4) визначення причин, чинників та об'єктів зростання геоекологічної напруги в регіоні; 5) районування території Львівської області за ступенем геоекологічної напруги; 6) обґрунтування пропозицій, спрямованих на покращання стану природокористування та зниження геоекологічної напруги в регіоні; 7) обґрунтування шляхів використання еколого-геоморфологічних даних при прийнятті природоохоронних інженерних та управлінських рішень.

Об'єктом дослідження є техногенний та антропогенно-змінений рельєф, спектр техногенних рельєфоутворювальних процесів на території Львівської області. техногенез геоморфологічний проблема Львів

Предмет досліджень - кількісні та якісні параметри техногенезу та геоекологічного стану рельєфу адміністративної області, чинників рельєфоутворення, показники інтенсивності та поширення техногенного впливу на її геоморфосферу, геоекологічні наслідки техногенезу.

Теоретико-методологічну основу дисертації склали ідеї і концепції екологічної та антропогенної геоморфології, сучасні методи аналізу і синтезу, принципи системного та інформаційного підходів до вивчення геоекологічного стану геоморфосфери. При написанні роботи застосовувались загальногеографічні, еколого-геоморфологічні, історико-географічні, картометричні, суспільно-географічні методи дослідження з використанням сучасної комп'ютерної техніки та спеціального програмного забезпечення.

Наукову новизну дисертаційної роботи представляють: 1) концепція та методичні підходи до проведення автоматизованої (геоінформаційної) бальної оцінки геоекологічного стану та інтенсивності техногенної трансформації геоморфосфери в межах адміністративної одиниці; 2) вперше отримані результати комп'ютеризованої бальної оцінки геоекологічного стану природного середовища Львівської області та основних його складових - геоморфосфери, геологічного середовища, ґрунтового та рослинного покриву, поверхневих вод, а також оціночні показники інтенсивності техногенної трансформації фрагменту геоморфосфери (у межах Львівської області); 3) встановлені особливості та причини появи на території області ареалів з високим ступенем ризику виникнення несприятливих геоморфологічних процесів; 4) схема районування території Львівської області за ступенем ризику виникнення небезпечних природних і техногенно зумовлених геоморфологічних процесів; 5) пропозиції, спрямовані на покращання геоекологічного стану й оптимізацію використання природних ресурсів території Львівської області.

Практичне значення роботи. Отримані в дисертаційній роботі результати увійшли складовою частиною у звіти з госпдоговірних тем „Аналіз існуючого стану спостережень за екологічною ситуацією на території Львівщини з метою розробки концепції та програми регіонального моніторингу довкілля” (2000-2001 рр.) та Вс-77 Б „Географічні проблеми західного регіону України” (№ д. р. 0101U001424), а також у звіти з досліджень проведених ВАТ „Геотехнічний інститут”, а саме „Звіт про спеціальні геоекологічні дослідження центральної частини міста Львова” (1998-2001 рр.) та „Звіт про дослідження з оцінки екологічного та санітарно-гігієнічного стану територій, прилеглих до Львівського полігону твердих побутових відходів” (2004-2006 рр.), а також представляють інтерес для державного управління охорони навколишнього природного середовища у Львівській області, головного управління земельних ресурсів Львівської ОДА, головного управління міністерства надзвичайних ситуацій у Львівській області, науково-дослідних, проектно-вишукувальних організацій з метою розробки програм раціонального природокористування у Львівському регіоні та впровадженні проектів рекультивації територій, порушених техногенно зумовленими геоморфологічними процесами.

Особистий внесок здобувача полягає у вдосконаленні методики інтегральної оцінки геоекологічного стану геоморфосфери адміністративної одиниці, створенні системи геоінформаційних карт для оцінки геоекологічного стану рельєфу й інших компонентів довкілля та електронних баз даних про об'єкти техногенного впливу на нього (насамперед геоморфосферу), інтерпретації результатів, отриманих у ході геоінформаційного моделювання та створенні схеми еколого-геоморфологічного районування території Львівської області.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційного дослідження доповідались та обговорювались на: Міжнародній конференції „Современные проблемы охраны земель” (Київ, 1997); Всеукраїнській науково-практичній конференції „Екологія і Економіка” (Львів, 1997); науково-технічному симпозіумі „Геомоніторинг-99” (Моршин, 1999); науковій конференції „Геоморфологія в Україні: новітні напрямки і завдання” (Київ, 1999); Другій всеукраїнській науково-методичній конференції „Проблеми раціонального використання природно-ресурсного потенціалу України” (Чернівці, 2000); Міжнародній науково-практичній конференції „Проблеми природокористування Карпатського регіону” (Коломия, 2000); Міжнародній науково-практичній конференції „Геоморфологічні дослідження в Україні: минуле, сучасне, майбутнє” (Львів, 2000), а також на підсумкових наукових конференціях професорсько-викладацького складу географічного факультету Львівського національного університету імені Івана Франка (2000-2005 рр.).

Публікації. За результатами дисертаційного дослідження опубліковано 19 праць (4 статті у наукових журналах, 7 - у збірниках наукових праць, 8 у матеріалах і тезах конференцій), з них 8 - одноосібні (5 у виданнях, рекомендованих ВАК України).

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається з вступу, шести розділів, висновків та списку використаних джерел (230 найменувань) та 1 додатку. Робота викладена на 162 сторінках машинописного тексту, проілюстрована 55 рисунками та 23 таблицями. Загальний обсяг дисертації складає 273 сторінки.

Основний зміст роботи

У першому розділі „Теоретичні засади досліджень техногенної трансформації рельєфу” проаналізовано історію досліджень техногенного впливу людини на довкілля, розглянуті основні проблеми геоморфології техногенезу, запропонована концепція дослідження техногенного перетворення рельєфу та висвітлені підходи до оцінки, критерії і показники інтенсивності техногенезу.

Початком наукового осмислення необхідності вивчення впливу діяльності людини на навколишнє середовище можна вважати опублікування американським вченим Г.Маршом (1864) монографії „Людина і природа, або про вплив людини на зміни фізико-географічних умов природи”. Вперше Г.Маршом було поставлене питання про необхідність кількісної оцінки географічних змін, викликаних впливом людини на довкілля.

Взаємодія природи і людини досліджується національними географічними школами: англійською (Х.Маккіндер і ін.), американською (У.Девіс, Е.Семпл, К.Зауер і ін.), французькою (П.Відаль де ла Блаш, Е.Мартон і ін.), німецькою (А.Геттнер і ін.), російською (А.А.Ярілов, В.П.Семенов-Тянь-Шанський, Л.С.Берг, А.А.Григорьєв і ін.) та українською (С.Рудницький, П.Тутковський, В.Кубійович). Велике теоретичне і практичне значення у вивченні розумової і технічної діяльності людини як чинників трансформації біосфери мають праці В.І.Вернадського, О.Є.Ферсмана. Запропоноване академіком О.Є.Ферсманом у 1922 році поняття „техногенез” як термін для позначення процесів переміщення, перерозподілу і концентрації хімічних елементів та їх сполук, яке відбувається в результаті технічної (технологічної) діяльності людини, набуло широкого розповсюдження в окремих наукових дисциплінах: в екологічній геохімії, геології, інженерній, антропогенній та екологічній геоморфології, геотехноморфознавстві, ландшафтознавстві. Поява низки робіт, присвячених проблемам власне техногенного рельєфоутворення зумовлена, у першу чергу, необхідністю наукового вивчення і практичного застосування отриманих знань для оцінки техногенної трансформованості оточуючого природного середовища в цілому та геоморфосфери зокрема. Характерними рисами цих робіт, окрім теоретичних питань техногенезу, є пошук методик та показників оцінки ступеня техногенної трансформованості рельєфу і його елементів та шляхів оптимізації природокористування в умовах надмірного впливу на геоморфосферу (Швидкий, 1995; Зайцев, 2000; Ковальчук, Волчанський, 1998, 1999, 2000; Розанов, 2001; Фісуненко, Кисельов, 2001; Палієнко, Матушко, Барщевський, 2005). Можна сміло стверджувати, що на сьогодні в рамках геоморфології відбувається формування нового напрямку - геоморфології техногенезу, яка є галуззю екологічної геоморфології. Об'єктом її вивчення виступає геоморфосфера, змінена техногенними процесами і перетвореннями.

Основними завданнями геоморфології техногенезу є: 1) вивчення техногенних і природно-техногенних процесів рельєфоутворення та встановлення особливостей їхнього впливу на геоморфосферу і довкілля в цілому; 2) оцінювання масштабів ураження території техногенними процесами та інтенсивності їхнього розвитку; 3) паспортизація та інвентаризація об'єктів і процесів техногенного впливу на геоморфосферу; 4) встановлення відмінностей у функціонуванні певних природно-техногенних систем, зумовлених особливостями геоморфологічної будови території; 5) прогнозування техногенних змін стану геоморфосфери та геоекологічної ситуації в ній; 6) наукове обґрунтування оптимальної системи організаційно-господарських, інженерно-геоморфологічних управлінських заходів, спрямованих на розв'язання геоекологічних проблем, що виникли в результаті техногенного впливу на геоморфосферу; 7) реалізація заходів щодо стабілізації геоекологічної ситуації та здійснення її моніторингу.

Основними теоретичними проблемами є: а) удосконалення теоретичних засад геоморфології техногенезу - уточнення об'єкту і предмету її вивчення, формування уявлень про структуру, функціонування, стан техногенно-геоморфологічних систем і тенденцій змін; б) удосконалення методології і методики досліджень техногенного рельєфу і пов'язаних з ним рельєфоутворювальних процесів - їхнього поширення, динаміки, геоекологічних наслідків; в) розроблення термінологічного та понятійного апарату; г) удосконалення класифікації техногенних форм рельєфу і процесів; д) розроблення та впровадження у дослідницький процес нової методології і нових теоретичних засад оцінювання і картування геоекологічного стану техногенно-зміненої геоморфосфери та інтенсивності техногенного впливу на неї в межах як адміністративних, так і геоморфологічних районів та басейнових систем.

Серед прикладних проблем важливими є: а) створення карт розповсюдження, динаміки техногенних форм рельєфу та процесів, завдяки яким вони створені чи модельовані; б) на основі використання ГІС-технологій перейти до використання кількісних показників оцінки геоекологічного стану геоморфосфери та інтенсивності техногенного впливу на неї; в) проведення, шляхом створення мережі локального моніторингу, детального великомасштабного еколого-геоморфологічного аналізу районів, підданих інтенсивному техногенному впливу; г) прогнозування наслідків техногенного впливу на рельєф та інші компоненти природного середовища і визначення характеристик та параметрів цього впливу шляхом отримання кількісних та якісних параметрів природно-техногенних геоморфологічних систем; д) обґрунтування рекомендацій, орієнтованих на забезпечення оптимального використання ресурсів геоморфосфери та покращання її геоекологічного стану шляхом визначення критеріїв доцільності розвитку певних видів господарської діяльності; е) обґрунтування схем охорони та раціонального використання рельєфу.

Охарактеризовані аспекти досліджень техногенних перетворень рельєфу реалізувалися впродовж трьох етапів: 1) аналіз власне техногенних форм рельєфу як складових елементів геоморфосфери; 2) вивчення динаміки техногенних форм рельєфу і техногенно зумовлених геоморфологічних процесів; 3) вивчення наслідків (насамперед еколого-геоморфологічних) техногенної трансформації рельєфу.

Базовим підходом у вивченні проблем техногенезу геоморфосфери безумовно є системний. Другим важливим підходом був геоморфологічний - спрямований на вивчення морфометричних параметрів рельєфу, оцінки зовнішнього вигляду техногенного рельєфу та визначення його сучасного стану. Третім за порядком, але не за значенням, був екологічний підхід.

Для оцінки інтенсивності техногенезу були використані такі групи критеріїв: критерії стану геоморфосфери (стабільний, передкризовий, кризовий); критерії режиму техногенного впливу (постійний, періодичний, разовий); критерії характеру впливу (площинний, лінійний, точковий); критерії інтенсивності впливу (сильний, середній, слабкий); критерії характеру зміни сили впливу в часі (зростаючий, спадаючий, пульсаційний); критерії наслідків впливу (зворотні, незворотні, катастрофічні).

Застосовувались такі групи показників оцінки техногенного навантаження на довкілля: морфометричні, імовірнісні та економічні. До першої групи відносимо ті показники, при розрахунку яких вихідною інформацією є дані про морфометричні параметри об'єкту впливу та об'єкту на який здійснюється вплив. Друга група показників відображає імовірність виникнення явищ та процесів на досліджуваній території при заданих умовах функціонування геосистеми. Такими показниками є параметри ризику прояву небезпечних геодинамічних процесів, зумовлених як природними, так і техногенними чинниками. Показники третьої групи, як правило, визначаються в грошовому еквіваленті і розраховуються на основі показників перших двох груп. Показниками цієї групи є економічні, соціальні, екологічні та інші види збитків, завдані людині, біоті чи господарству.

У другому розділі „Методика та алгоритми досліджень техногенного перетворення рельєфу, його впливу на хід геоморфологічних процесів та формування геоекологічної ситуації” представлені методи та розроблена методика інтегральної оцінки впливу техногенезу на геоекологічний стан геоморфосфери.

Інтегральна оцінка геоекологічного стану геоморфосфери території Львівської області здійснювалася шляхом покомпонентної бальної оцінки складових довкілля, а саме природних умов території, величини техногенного впливу окремих видів господарської діяльності та наслідків цього впливу. В якості інтегрального показника використовувалась сума балів оцінки стану компонентів довкілля. Вихідними матеріалами для інтегральної оцінки слугували результати проведених комплексних еколого-геоморфологічних досліджень, які проводились за допомогою геоморфологічних, картографічних, польових методів та аналізу фондових матеріалів.

На основі схеми геоморфологічного районування П.М.Цися (1962) була створена комп'ютерна модель (карта) геоморфологічного районування Львівської області. Основою для побудови серії морфометричних та інших тематичних карт слугувала електронна версія топографічної карти Львівської області масштабу 1:200 000.

Основною одиницею еколого-геоморфологічних досліджень нами було обрано геоморфологічний район. Інтегральна оцінка геоекологічного стану геоморфосфери здійснювалась в три етапи:

Перший етап - вивчення геоморфологічної складової техногенної геоморфологічної системи та інших складових довкілля, а саме геологічної, гідрогеологічної, ґрунтового та рослинного покриву. На етапі вивчення геоморфологічної складової ТГС проводяться дослідження еколого-геоморфологічного стану та його динаміки шляхом оцінки геоекологічних властивостей рельєфу. Для оцінки геоекологічних властивостей рельєфу використовують прикладні пакети ГІС ArcMap та MapInfo, створюються картосхеми горизонтального і вертикального розчленування та крутизни земної поверхні території Львівської області.

Вивчення інших складових довкілля Львівщини проводилося, з врахуванням розроблених критеріїв шляхом створення оціночних grid-карт четвертинних відкладів (за інженерно-геологічними властивостями); ґрунтового покриву (за сприятливістю природних властивостей ґрунтів для ведення сільського господарства) та рослинного покриву (за збереженістю в природному стані).

В ході першого етапу також були створені електронні карти розповсюдження небезпечних геоморфологічних процесів на території Львівської області, а саме ерозійних, гравітаційних, карстових, зсувних, суфозійних процесів та процесів засолення, болотоутворення, підтоплення і періодичних повеней. На основі цих карт проводилося районування території за величиною ризику прояву небезпечних геоморфологічних процесів або геоекологічного потенціалу регіону, що дало змогу здійснити еколого-геоморфологічне районування території. Результати першого етапу розкриті в третьому розділі даної роботи.

Другий етап - встановлення інженерно-технічних параметрів (просторове положення (географічні координати), висота, ширина, довжина, глибина, площа, об'єм, тривалість функціонування) техногенного впливу на геоморфосферу. Параметри техногенного впливу господарської складової залежать від особливостей охоплення географічного середовища інженерно-технічними об'єктами та характеру їхньої взаємодії з геоморфосферою.

Для зручності та ефективності використання інформації про параметри об'єктів техногенного впливу вона формувалась та подавалась у вигляді бази даних, пристосованої для використання у ГІС системах ArcView, MapInfo, ArcMap. Результатом другого етапу дослідження є створення змістовної бази фактичних даних та серії ГІС-карт з пошаровим відображенням інтенсивності техногенного впливу усіх видів господарської діяльності на геоморфосферу, а саме: карти гірничо-хімічного навантаження на геоморфосферу; карти інфраструктурного (транспортного і комунікаційного) навантаження; карти поселенського навантаження; карти агротехнічного навантаження на геоморфосферу; карта промислового навантаження на рельєф; карти водогосподарського навантаження;

Третій етап - оцінка геоекологічних наслідків функціонування техногенно-геоморфологічної системи з заданими інженерно-технічними параметрами. На цьому етапі відбувається інтерпретації інформації та картографічних матеріалів з попередніх двох етапів. Результатом повинна стати карта районування території за величиною інтегрального показника геоекологічного стану геоморфосфери. Виділення районів за показником інтегральної еколого-геоморфологічної оцінки стану геоморфосфери проводиться шляхом сумування балів по кожному геоморфологічному району за допомогою ГІС-програм. Результати другого і третього етапів досліджень представлені в четвертому розділі даної роботи.

У третьому розділі „Природно-географічні чинники та соціально-економічні передумови техногенного морфогенезу території Львівської області” розкрито особливості геолого-тектонічної будови території Львівської області, що зумовила формування відмінностей у рельєфі гірської, передгірської та рівнинної частин території. Здійснено аналіз стану таких основних компонентів природного середовища Львівської області, як геоморфосфера, поверхневі та підземні води, ґрунтовий та рослинний покрив і кліматичні умови.

На першому етапі застосування розробленої методики інтегральної оцінки геоекологічного стану геоморфосфери проведена оцінка стану компонентів природного середовища за такими критеріями: рельєф - вертикальне, горизонтальне розчленування та крутизна схилів; ураженість території екзогенними геоморфологічними процесами - широта спектру ЕГП та кількість прояву окремих типів в межах геоморфологічного району; четвертинні відклади - інженерно-геологічні (фізико-механічні, міцнісні та деформаційні показники) властивості; ґрунтовий покрив - сприятливість природних властивостей ґрунтів для ведення сільського господарства; рослинний покрив - збереженість в природному стані. Оцінка проводилась за п'ятибальною шкалою: 5 балів присвоювалось полігонам з найоптимальнішими властивостями, а 1 бал відповідно з несприятливими (табл. 1). Результатом „сумування” grid-карт стало створення синтетичної картосхеми геоекологічного стану території Львівської області (рис.1).

Наступним кроком була градація утворених ареалів та виділення полігонів з певною сумою балів. Нами використано трирівневу градацію: 1 рівень - території з несприятливими природними геоекологічними умовами (сума балів від 14 до 21), 2 - з середнім рівнем геоекологічних умов (22-27 бали), 3 - території з сприятливими геоекологічними умовами (28-34 бали).

Отримані дані дозволили провести еколого-геоморфологічне районування Львівської області. Схема районування будувалася шляхом визначення площі полігонів (у відсотках) з різними геоекологічними умовами в кожному геоморфологічному районі. За співвідношенням ділянок з різними геоекологічним умовами були виділені три групи геоморфологічних районів: з переважанням сприятливих, нормальних та несприятливих геоекологічних умов (рис. 2). За результатами проведених досліджень встановлено, що 6 геоморфологічних районів (близько 46,0% території Львівщини) характеризуються переважанням площ з несприятливими геоекологічними умовами, 7 геоморфологічних районів (близько 24%) характеризуються переважанням площ з сприятливими геоекологічним умовами, решта території (близько 30%) відноситься до ділянок з переважанням нормальних геоекологічних умов.

Таблиця 1. Показники оцінки екологічного стану компонентів природного середовища

У четвертому розділі „Техногенний рельєф, техногенні і техногенно зумовлені рельєфоутворювальні процеси на території Львівської області”, була здійснена класифікація техногенних форм рельєфу і техногенних рельєфоутворювальних процесів поширених на території Львівської області.

Виділено сім класів техногенних форм рельєфу: 1) гірничо-видобувних та промислових форм техногенного рельєфу (ФТР); 2) гідротехнічних та водогосподарських ФТР; 3) поселенських ФТР; 4) інфраструктурних (транспортних, комунікаційних) ФТР; 5) агрогосподарських та лісогосподарських ФТР; 6) рекреаційних ФТР; 7) оборонних (військових) ФТР.

Підставою для зарахування техногенних форм рельєфу до певного класу є вид господарської діяльності, яким спричинено виникнення цих форм. Кожен клас техногенних форм рельєфу нами поділяється (за роллю техногенного фактора) на два типи: а) форми рельєфу, безпосередньо створені діяльністю людини; б) форми рельєфу, виникнення яких активізоване господарською діяльністю людини. За морфологією в кожному типі виділено два підтипи - додатні та від'ємні форми техногенного рельєфу. За масштабом їх поширення на території Львівської області виділено дві групи форм техногенного рельєфу - група форм локального поширення (в межах одного-двох геоморфологічних районів) та група форм регіонального поширення (поширені більше, ніж у двох геоморфологічних районах).

Геоморфологічні процеси за причинами виникнення згруповані в чотири категорії: природні, природно-антропогенні (природно-техногенні), антропогенні і техногенні. Виділення власне антропогенних і техногенних рельєфоутворювальних процесів зумовлене відмінністю в їхній інтенсивності, яка залежить від факторів їхнього виникнення.

Створена на основі бази даних показників поширення та параметрів техногенних форм рельєфу і рельєфоутворювальних процесів серія ГІС-картосхем дала змогу провести оцінку сумарної величини і наслідків техногенного навантаження на рельєф та отримати інтегральну оцінку геоекологічного стану геоморфосфери Львівської області.

Сумарна величина техногенного навантаження включає в себе такі складові: величину гірничо-видобувного навантаження, величину гідротехнічного та водогосподарського навантаження, величину поселенського та промислового навантаження, величину інфраструктурного та агрогенного навантаження На основі проведених обрахунків можна виділити (за величиною сумарного техногенного навантаження) такі групи районів (рис. 3):

1) райони з дуже низьким ступенем техногенного навантаження (до 12 балів);

2) райони з низьким ступенем техногенного навантаження (13-16 балів);

3) райони з середнім ступенем техногенного навантаження (17-20 балів);

4) райони з високим ступенем техногенного навантаження (21-24 бали);

5) райони з надмірним ступенем техногенного навантаження (>25 балів).

Інтегральна бальна оцінка геоекологічного стану фрагменту геоморфосфери (у межах Львівської області) проводилась шляхом сумування балів величини техногенного навантаження та оціночних балів геоекологічних умов для кожного геоморфологічного району. Розподіл інтегрального показника геоекологічного стану цього фрагменту геоморфосери відображено на рис. 4.

Сумування обидвох показників внесло суттєві зміни в розподіл геоеколого-безпечних територій в сторону їх скорочення. Зросла площа територій з нестабільною геоекологічною ситуацією. На основі отриманих результатів нами виділено п'ять груп геоморфологічних районів:

І - райони з дуже низьким рівнем техногенного впливу на довкілля та переважанням несприятливих геоекологічних умов (до 14 балів);

ІІ - райони з дуже низьким і низьким рівнем техногенного впливу та переважанням несприятливих і нормальних геоекологічних умов (15-17 балів);

ІІІ - райони з низьким і середнім ступенем техногенного навантаження та переважанням нормальних і сприятливих геоекологічних умов (18-20 балів);

IV - райони з низьким рівнем техногенного впливу та переважанням несприятливих геоекологічних умов (21-23 бали);

V - райони з високим та надмірним ступенем техногенного навантаження та всіма видами геоекологічних умов (>24 балів).

На райони перших двох груп припадає близько 31% території області, на третю - 23%, а на четверту та п'яту групи - 46%. Проведений аналіз свідчить, що геоекологічна ситуація на Львівщині є напруженою. Важливими чинниками її дестабілізації є у першу чергу техногенні перетворення рельєфу і вплив різних видів господарської діяльності на компоненти геосистем.

П'ятий розділ „Еколого-геоморфологічні наслідки техногенної трансформації рельєфу Львівської області” присвячений дослідженню гострих екологічних проблем функціонування окремих промислових об'єктів та господарських систем. В результаті техногенезу на території Львівської області сформувався широкий спектр еколого-геоморфологічних проблем. До них відносимо проблеми, пов'язані з:

1) діяльністю гірничо-промислових об'єктів (Яворів, Стебник, Червоноград та ін.) - активізація карсту, техногенного просідання поверхні, підтоплення і вторинного заболочення, зневоднення прилеглих до кар'єрів і підземних виробок територій, постійне існування ризику прориву дамб хвостосховищ і шламонагромаджувачів, загальне погіршання геоекологічної ситуації та її вплив на здоров'я людей (флюороз, гіпоплазія, облисіння дітей тощо); 2) меліоративними роботами та експлуатацією меліорованих угідь, гідротехнічних споруд та об'єктів - переосушення, деградація торфовищ і торфово-болотних ґрунтів, дефляція та ерозія, просідання земної поверхні, деградація малих річок і водойм (замулення, пересихання, евтрофікація тощо), виведення з ладу меліоративних споруд (особливо гончарного дренажу) та ін; 3) транспортним освоєнням регіону та експлуатацією магістралей різного призначення - створення густої мережі доріг, яке супроводжується трансформацією рельєфу і порушенням рівноваги геосистем, постійним динамічним навантаженням на поверхню, що зумовлює активізацію зсувів, дорожньої ерозії, інших процесів.

Особливу небезпеку ці процеси створюють в гірсько-передгірських та височинних регіонах Львівської області. Крім того, дороги є смугами підвищеної екологічної небезпеки (забруднення території викидами автомобілів, тепловозів тощо) і техногенних аварій; 4) сільськогосподарською діяльністю, функціонуванням агропромислових підприємств - надмірний ступінь землеробського освоєння (висока частка орних земель і сільськогосподарських угідь в цілому у структурі землеробського фонду області, особливо на височинах), активний розвиток ерозійних процесів (площинної та лінійної ерозії, дефляції), техногенна і хімічна деградація ґрунтів, зниження запасів гумусу, погіршання якості сільськогосподарських угідь тощо; 5) лісогосподарською діяльністю - надмірне вирубування лісів, заміна стійких корінних лісостанів нестійкими монокультурними, що супроводжується зростанням ризику буреломів і вітровалів, ураження їх шкідниками, зменшенням стокорегулюючої та інших видів екологічної ролі лісових екосистем, катастрофічною активізацією ерозійних, зсувних, гравітаційних процесів, погіршанням якості поверхневих вод і деградацією водних екосистем малих річок; 6) розвитком будівельної індустрії - збільшення коефіцієнтів поселенського навантаження, трансформації рельєфу та геоекологічного середовища, зменшенням площ, вільних від техногенного впливу, погіршанням екологічної та санітарно-епідеміологічної ситуації, зростанням ризику техногенних аварій тощо; 7) функціонуванням поселенських систем - виникнення комплексних еколого-географічних, медико-біологічних, санітарно-епідеміологічних та інших напруг і загроз, пов'язаних з функціонуванням природно-технічних систем (поселень) різного типу і рангу та їх впливом на стан довкілля; 8) розвитком туристично-рекреаційного комплексу - зростання небезпеки деградації багатьох компонентів природного довкілля, насамперед рельєфу, ґрунтів, рослинного покриву.

Шостий розділ „Шляхи оптимізації стану техногенного рельєфу Львівської області” присвячений питанням охорони та раціонального використання рельєфу шляхом проведення низки наукових, організаційно-господарських та інженерно-геоморфологічних заходів, головними серед яких є: геоекологічний контроль техногенно змінених територій, проведення оцінки впливу на навколишнє середовище (ОВНС), охорона та рекультивація рельєфу і моніторинг поширення, інтенсивності впливу техногенних процесів на геоморфосферу.

Для оцінки стану і контролю навколишнього середовища та оптимізації стану техногенного рельєфу Львівської області нами створено ГІС „Техногенез і природно-ресурсний потенціал Львівської області” у програмному продукті ArcView на топографічній основі масштабу 1: 200 000. Її інформаційний фонд (при незначному доповненні) достатній для ситуаційного моделювання сценаріїв розвитку потенційних надзвичайних ситуацій природного та техногенного характеру. В режимі інтерактивної взаємодії можна оперативно отримувати необхідні характеристики компонентів навколишнього природного середовища, топографічних особливостей і просторового розподілу об'єктів інфраструктури зони надзвичайної ситуації. Ці характеристики надаються у вигляді тематичних карт, на яких відображено тільки необхідну інформацію для прогнозу розвитку і управління надзвичайною ситуацією. В основу ГІС закладено принцип багатошарової моделі, тобто вся інформація надається у вигляді окремих тематичних шарів та об'єктів. Вони розташовуються в одному файлі або каталозі і мають єдину систему ідентифікаторів, до яких можна звертатись як до певної множини. Весь інформаційний фонд ГІС розбитий на три блоки - блок „Фізико-географічні умови”, блок „Техногенний вплив” та блок „Геоекологічні наслідки техногенного впливу” (табл. 2). Блок, в свою чергу, містить в собі набір шарів, які відображають та характеризують його складові.

Висновки

1. У відповідь на потреби наукового вивчення проблеми оцінювання змін геоекологічного стану геоморфосфери та зумовлених ними еколого-геоморфологічних наслідків і практичного застосування отриманих результатів досліджень та висновків в останні десятиріччя формується нова галузь науки про рельєф - геоморфологія техногенезу (ГТ). Геоморфологія техногенезу - напрям екологічної геоморфології, об'єктом вивчення якого є геоморфосфера, змінена техногенними процесами і перетвореннями, а предметом - техногенні чинники і процеси.

Головною ідеєю роботи є обґрунтування підходів до вивчення техногенного рельєфу і рельєфоутворення та отримання інтегральної (бальної) оцінки геоекологічного стану фрагменту геоморфосфери в межах Львівської області шляхом виявлення особливостей поширення, визначення масштабів та інтенсивності техногенного перетворення рельєфу, обґрунтування пропозицій з оптимізації природокористування і зниження геоекологічної напруги техногенно-змінених територій. Поставлена мета досягалася через удосконалення наукових засад оцінки стану рельєфу і техногенної трансформації компонентів довкілля, обґрунтування показників та критеріїв оцінки техногенного впливу на рельєф і створення геоінформаційної моделі геоекологічного стану довкілля Львівської області на базі електронної версії топографічної карти масштабу 1:200 000 та інформаційної бази даних про об'єкти техногенного впливу на геоморфосферу. Отримані результати покладені в основу районування території Львівської області за ступенем геоекологічної напруги, визначення причин, чинників та об'єктів росту геоекологічної напруги в регіоні, обґрунтування пропозицій, спрямованих на покращання стану природокористування, зниження ризику виникнення техногенно-екологічних катастроф у регіоні, використання еколого-геоморфологічних даних при прийнятті природоохоронних управлінських рішень.

3. Методичною основою інтегральної оцінки геоекологічного стану геоморфосфери є комплексні еколого-геоморфологічні дослідження, які реалізуються геоморфологічними, картографічними, історико-географічними, геоекологічними методами та аналізом фондових матеріалів, інтерпретованих за допомогою прикладних ГІС-програм (MapInfo, ArcMap, ArcView). Інтегральна оцінка геоекологічного стану геоморфосфери території Львівської області здійснювалася шляхом покомпонентної бальної оцінки складових довкілля, а саме природних умов території, величини техногенного впливу окремих видів господарської діяльності та наслідків цього впливу. В якості інтегрального показника використовувалась сума балів оцінки стану компонентів довкілля. Низовою одиницею проведених еколого-геоморфологічних досліджень було обрано геоморфологічний район (ГР). Інтегральне оцінювання здійснювалося в три етапи: 1) вивчення геоекологічного стану природного середовища Львівської області; 2) оцінювання параметрів інженерно-технічних об'єктів та величини техногенного впливу на геоморфосферу; 3) інтерпретація (аналіз та синтез) геоекологічної інформації та картографічних матеріалів попередніх двох етапів та отримання інтегральної оцінки геоекологічного стану геоморфосфери досліджуваної території.

4. На основі наявної інформації була створена класифікація техногенного рельєфу, у якій весь спектр форм техногенного рельєфу (ФТР) Львівської області нами згрупований у сім класів: гірничо-видобувних та гірничо-промислових ФТР; гідротехнічних та водогосподарських ФТР; агро- та лісогосподарських ФТР, поселенських, інфраструктурних, рекреаційних, оборонних ФТР . Підставою для зарахування техногенних форм рельєфу до певного класу є вид господарської діяльності, яким спричинено виникнення цих форм. Кожен клас техногенних форм рельєфу нами поділяється (за роллю техногенного фактора) на два типи: а) форми рельєфу, безпосередньо створені діяльністю людини; б) форми рельєфу, виникнення яких активізоване господарською діяльністю людини. За морфологією у кожному типі виокремлено два підтипи - додатні та від'ємні форми техногенного рельєфу. За географією розповсюдження на території Львівської області виділено дві групи форм техногенного рельєфу - група локального (поширення в межах одного-двох геоморфологічних районів) та група регіонального поширення (поширені більше, ніж у двох геоморфологічних районах).

5. З врахуванням оцінок головних складових природного середовища - рельєфу; четвертинних відкладів; ґрунтового покриву; рослинного покриву та ризику прояву небезпечних геоморфологічних процесів, встановлено, що 6 геоморфологічних районів (близько 46,0% території Львівщини) характеризуються переважанням площ з несприятливими геоекологічними умовами, 7 геоморфологічних районів (близько 24% площі області) характеризуються переважанням ареалів зі сприятливими геоекологічним умовами, решта території (близько 30%) відноситься до ділянок з переважанням нормальних геоекологічних умов. Особливо непокоїть погіршання геоекологічних умов у Карпатській частині Львівської області, яка є перспективною для розвитку рекреаційної і туристичної галузей господарства.

6. За величиною сумарного техногенного навантаження на рельєф виділено п'ять груп районів:

- райони з дуже низьким ступенем техногенного навантаження (до 12 балів). Сюди відносимо всі гірські райони (ІІІа, ІІІб, IVа, IVб), Гологоро-Кременецький низькогірний край Поділля з прилеглими останцевими групами (Ів4) та акумулятивні терасові межиріччя і долини Середнього Передкарпаття (ІІг);

- райони з низьким ступенем техногенного навантаження (13-16 балів). До них належать геоморфологічні райони - Іб3, Ів1, ІІа1, ІІа2, ІІа3. Винятком є частина Надсянської моренно-зандрово-алювіальної рівнини (ІІа1), на якій розташоване ДГХП „Сірка”;

- райони з середнім ступенем техногенного навантаження (17-20 балів), а саме Сокальсько-Торчинська пасмова височина (Іа), Пасмове Побужжя (Іб4), Горбасте пасмо Розточчя (Ів2) та Білогоро-Мальчицька прохідна долина (Ів5);

- райони з високим ступенем техногенного навантаження (21-24 бали). До цієї групи входять зандрово-алювіальна рівнина Рати (Іб1), Буго-Стирська межирічна хвиляста рівнина (Іб2), Вишнянсько-Щирецька флювіогляціально-алювіальна увалиста рівнина (ІІа4) та Дрогобицька передгірна скульптурна височина (ІІв);

- райони з надмірним ступенем техногенного навантаження (>25 балів) - Верхньо-Дністерська зандрово-алювіальна увалиста рівнина (ІІб) та Львівське плато (Ів3).

7. За величиною інтегрального показника геоекологічного стану геоморфосфери виділено п'ять груп геоморфологічних районів:

- райони з дуже низьким рівнем техногенного впливу на довкілля та переважанням несприятливих геоекологічних умов (до 14 балів). До них належать Верховинський середньогірний вододільний хребет (IVб), район середньовисотних моноклінальних хребтів Сколівських Бескид (ІІІб) та акумулятивні терасові межиріччя і долини Середнього Передкарпаття (ІІг);

- райони з дуже низьким і низьким рівнем техногенного впливу та переважанням несприятливих і нормальних геоекологічних умов (15-17 балів). Таким рівнем геоекологічного стану геоморфосфери характеризуються два гірських райони (ІІІа, IVа), Бродівська зандрова рівнина (Іб3), Гологоро-Кременецьке пасмо (Ів4) та Самбірська флюво-гляціально-алювіальна увалиста рівнина (ІІа3). Наявність сприятливих геоекологічних умов зумовлена розташуванням цих двох груп районів у гірській і передгірській частинах Львівської області. Дані райони є перспективними для розвитку рекреаційної і туристичної сфери господарства;

- райони з низьким і середнім ступенем техногенного навантаження та переважанням нормальних і сприятливих геоекологічних умов (18-20 балів). До них відносяться райони - Іа, ІІа1, ІІа2, Іб4, Ів2, Ів5. Ріст техногенного навантаження в цих районах є небажаним, при потребі його можна компенсувати за рахунок території районів з низьким ступенем навантаження;

- райони з низьким рівнем техногенного впливу та переважанням несприятливих геоекологічних умов (21-23 бали). Сюди належить один з найбільших за площею геоморфологічних районів Львівщин - Опілля (Ів1). Необхідно вжити заходів, спрямованих на зниження величини та інтенсивності техногенного навантаження в цих районах;

- райони з високим та надмірним ступенем техногенного навантаження та усіма видами геоекологічних умов (>24 балів). Сюди відносимо райони Іб1, Іб2, Ів3, ІІа4, ІІб, ІІв. Вони потребують проведення негайних заходів, спрямованих на покращання геоекологічної ситуації.

На райони перших двох груп припадає близько 31% частки території області, на третю - 23%, а на четверту та п'яту групи - 46%.

8. На значній площі території Львівської області інтенсивність техногенно зумовлених рельєфоутворювальних процесів перевищує їхню природну, хоча за просторовим поширенням вони охоплюють значно менші площі. Розвиток техногенно зумовлених геоморфологічних процесів є чинником дестабілізації геоекологічних умов, а також каталізатором виникнення небезпечних ситуацій, в значній мірі пов'язаних як з небезпекою руйнації окремих будівель та господарських споруд (захисних дамб, хвостосховищ), так і з забрудненням поверхневих та підземних вод продуктами гірничо-хімічної промисловості. Вирішення екологічних проблем пов'язаних з наслідками техногенної трансформації рельєфу вимагає значних бюджетних затрат, спрямованих як на ліквідацію існуючих проблем, так і на запобігання виникненню інших.

9. Успішне вирішення проблем охорони та раціонального використання рельєфу безпосередньо пов'язане з об'єктивністю оцінювання впливу на нього та на навколишнє середовище в цілому існуючих та планових техногенних чинників. З метою оцінки та контролю навколишнього середовища й оптимізації стану техногенного рельєфу Львівської області створено ГІС „Техногенез і природно-ресурсний потенціал Львівської області”. Інформаційний фонд розробленої ГІС містить такі блоки даних: „Фізико-географічні умови”, „Техногенний вплив” та блок „Геоекологічні наслідки техногенного впливу”. Її інформаційний фонд (при незначному доповненні) достатній для ситуаційного моделювання сценаріїв розвитку потенційних надзвичайних ситуацій природного та техногенного характеру.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Волчанський Р. Причини та наслідки деградації ґрунтів Львівщини // Современные проблемы охраны земель. Труды Межгосударственной научной конференции. - Часть 1. - Киев, СОПС Украины НАН Украины, 1997. - С.199-200.

2. Волчанський Р., Ковальчук І. Ерозійні процеси як чинник дестабілізації екологічної та соціально-економічної ситуації Львівщини // Екологія і Економіка. Матеріали всеукраїнської науково-практичної конференції. - Львів, 1997. - С. 33-34.

3. Ковальчук І., Волчанський Р. Географічний аналіз техногенного впливу на рельєф Львівщини // Вісник Українського Будинку економічних та науково-технічних знань. Науково-технічний журнал. - № 4. - Київ, 1998. - С.114-115.

4. Волчанський Р., Ковальчук І. Оцінка і картографування техногенного навантаження на рельєф // Картографія та вища школа: збірник наукових праць, випуск 2 / Відп. ред. А.М.Молочко. - Київ, 1998. - С. 78-80.

5. Волчанський Р.В., Ковальчук І.П. Антропогенний морфогенез Львівського Полісся // Українське Полісся: вчора, сьогодні, завтра. Книга 2. Збірка наукових праць. - Луцьк, 1998. - С. 16-21.

6. Ковальчук І, Волчанський Р. Моніторинг техногенного рельєфу і процесів - актуальна проблема геоморфології // Науково-технічний симпозіум „Геомоніторинг - 99”. - Львів, 1999. - С. 99-103.

7. Волчанський Р.В., Ковальчук І.П. Актуальні напрями вивчення техногенного рельєфу і процесів // Геоморфологія в Україні: новітні напрямки і завдання. - Київ, 1999. - С. 41-43.

8. Волчанський Р.В. Вплив техногенезу на величину природно-ресурсного потенціалу регіону // Проблема раціонального використання природно-ресурсного потенціалу України: тези доповідей Другої всеукраїнської науково-методичної конференції. - Чернівці: Рута, 2000. - С.31-33.