Землеустройство в регионах с интенсивным проявлением природных и техногенных чрезвычайных ситуаций

Изучение условий возникновения чрезвычайных ситуаций в Воронежской области проводилось в 32 административных районах. При этом учитывались шесть основных факторов: Х1 - количество земель с крутизной склонов более 5є, %: Х2 - содержание гумуса в почве, %; Х3 - условия инфильтрации атмосферных осадков, %; Х4 - величина весеннего тока в годы 75%-й обеспеченности, мм; Х5 - облесенность территории, %; Х6 - распаханность земель, %. Группировка административных районов области с выделением классов административных районов производилась с учётом этих факторов методом кластерного анализа. При классификации учитывались веса факторов, которые определялись методом экспертных оценок. Они были приняты для X1 = 0,25; X2 = 0,20; X3 = 0,15; X4 = 0,15; X5 = 0,15; X6 = 0,10. В результате было выделено пять групп точек-кластеров, которые можно рассматривать как районы с разными условиями возникновения чрезвычайных ситуаций (табл. 5, рис. 1).

Таблица 5 - Районы с разными условиями возникновения чрезвычайных ситуаций

X1 - площади земель с крутизной склонов более 5є, %; X2 - содержание гумуса в почвах, %; X3 - распаханность территории, %; X4 - облесенность территории, %; X5 - величина фильтрации атмосферных осадков, %; X6 - слой весеннего стока, мм.

Как оказалось, эти районы схожи с природно-сельскохозяйственными зонами Воронежской области, которые часто используются при землеустроительном проектировании. Изучение природных условий области показывает, что в некоторых её районах существуют условия, способствующие развитию почвенно-эрозионных, оползневых, карстовых, суффозионных и просадочных процессов, которые интенсивнее проявляются на Правобережье Дона и на Калачской возвышенности, а также в северо-восточной части области.

I III

II IV

V

Рис. 1. Районирование Воронежской области по условиям развития чрезвычайных ситуаций (Составлено автором).

Значительное влияние на эти процессы оказывает хозяйственная деятельность человека, поэтому для каждого речного водосбора нами была определена величина антропогенной нагрузки, которая выражается интегральным показателем, определенным с учётом 12-ти частных показателей нагрузки. Ими являются: X1 - плотность населения, чел./км2; X2 - объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, т/км2; X3 - объем сточных вод, тыс. м3/км2; X4 - отбор подземных вод, тыс. м3/км2; X5 - отбор поверхностных вод, тыс. м3/км2; X6 - распаханность территории, %; X7 - ее облесенность, %; X8 - плотность автодорог, км/км2; X9 - регулирование весеннего стока прудами, тыс. м3/км2; X10 - регулирование речного стока водохранилищами, тыс. м3/км2; X11 - наличие газопровода, км/км2; X12 - аммиакопровода, км/км2.

Значимость этих показателей определялась методами главных компонент и экспертных оценок. Наиболее значимыми из них являются: X1, X2, X3 (л = 0,11) и X6 (л = 0,12); несколько меньше вес имеют X4 (л = 0,10), X7 (л = 0,09), X5 (л = 0,08), X9 (л = 0,07) и X10 (л = 0,06). Самая малая значимость у показателей X8, X11, X12 (л = 0,05). Интегральные показатели определялись с помощью метода балльной оценки.

Значения полученных интегральных показателей антропогенной нагрузки изменяются на 34 речных водосборах Воронежской области от 0,40 (р. Левая Богучарка) до 9,35 (р. Воронеж). Наименьшая антропогенная нагрузка с интегральными показателями 0,40-0,60 отмечается на водосборах рек Верхняя Девица, Потудань, Россошь, Богучар, Левая Богучарка, Толучеевка и Карачан; несколько выше она на водосборах рек Большая Верейка, Ведуга, Ольховатка, Хава и Чигла, где величина интегральных показателей составляет 0,60-0,68. Средняя нагрузка, характеризующаяся интегральными показателями 0,71- 0,97, существует на водосборах рек Усмань, Икорец, Битюг, Эртиль, Курлак, Криуша, Савала, Черная Калитва, Осередь, Гаврило, Подгорная, Токай и Елань. Высокие показатели этой нагрузки отмечаются на водосборах рек Хворостань, Ворона и Хопер - выше 1,0. Наибольшей величины она достигает на водосборах рек Дон (2,13) и Воронеж (9,35), что, видимо, связано с влиянием города Воронежа. В результате типизации речных водосборов, проводившейся нами по 12-ти показателям антропогенных воздействий на природную среду Воронежской области методом кластерного анализа, были выделены районы с высокой, средней, повышенной и относительно низкой антропогенной нагрузкой (табл. 6, рис. 2).

Таблица 6 - Характеристика районов с разной антропогенной нагрузкой на природную среду Воронежской области

Интегральные показатели антропогенной нагрузки: I - больше 2,0; II - 1,0-2,0; III - 0,7-1,0; VI - меньше 0,7. Показатели: X1 - плотность населения, чел./км2; X2 - объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, т/км2; X3 - объем сточных вод, тыс. м3/км2; X4 - отбор подземных вод, тыс. м3/км2; X5 - отбор поверхностных вод, тыс. м3/км2; X6 - распаханность территории, %; X7 - ее облесенность, %; X8 - плотность автодорог, км/км2; X9 - регулирование весеннего стока прудами, тыс. м3/км2; X10 - регулирование речного стока водохранилищами, тыс. м3/км2; X11 - наличие газопровода, км/км2; X12 - наличие аммиакопровода, км/км2.

В результате изучения последствий хозяйственной деятельности человека в Воронежской области нами было проведено её районирование по последствиям антропогенного воздействия на природную среду.

Интегральные показатели антропогенной нагрузки:

I - < 0,7; II - 0,7-1,0; III -1,0-2,0; IV ->2,0.

Рис. 2. Районирование Воронежской области по величине антропогенной нагрузки на природную среду(Составлено автором)

Частные показатели: X1 - плотность населения, чел./км2; X2 - объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, т/км2; X3 - объем сточных вод, тыс. м3/км2; X4 - отбор подземных вод, тыс. м3/км2; X5 - отбор поверхностных вод, тыс. м3/км2; X6 - распаханность территории, %; X7 - ее облесенность, %; X8 - плотность автодорог, км/км2; X9 - регулирование весеннего стока прудами, тыс. м3/км2; X10 - регулирование речного стока водохранилищами, тыс. м3/км2; X11 - наличие газопровода, км/км2; X12 - наличие аммиакопровода, км/км2.

Определение интегральных показателей последствий хозяйственной деятельности человека на речных водосборах при этом производилось с учетом показателей: Х1 - загрязнения атмосферного воздуха взвешенными веществами: фенолом, формальдегидом, оксидами серы, углерода и азота - интегрального индекса гигиенического состояния воздуха; Х2 - безвозвратных потерь водных ресурсов; Х3 - загрязнения поверхностных вод промышленно-коммунальными стоками; Х4 - удельного веса проб питьевой воды, не отвечающей нормативам по химическим показателям; Х5 - удельного веса проб питьевой воды, не отвечающей нормативам по микробиологическим показателям, %; Х6 - площади оврагов, %; Х7 - площади подкисленных почв, %; Х8 - площади переувлажненных почв. Значимость этих показателей определялась методом главных компонент и экспертных оценок. Более значимыми из них являются: X1, X6, (л=0,25) и X6 (л=0,20). Несколько меньший вес имеют X2, X3 (л=0,15) и X4 (л=0,10). Самая малая значимость у показателей X5, X7, X8 (л=0,05). Интегральный показатель последствий антропогенного воздействия на природную среду определялся методом балльной оценки с учетом значимости основных показателей.

Величина таких интегральных показателей значительно изменяется на 34 речных водосборах Воронежской области: от 0,64 (река Икорец) до 2,34 (реки Воронеж и Дон). На водосборах рек Ведуга, Нижняя Девица, Потудань, Ольховатка, Россошь, Черная Калитва, Богучар, Левая Богучарка, Мамоновка, Усмань, Хава, Хворостань, Икорец, Осередь, Гаврило, Толучеевка, Подгорная, Манина, Криуша, Токай отмечаются более низкие интегральные показатели, то есть 0,64 - 0,97. Больше они на речных водосборах Большая Верейка, Верхняя Девица, Тихая Сосна, Битюг, Курлак, Чигла, Савала, Елань, Карачан - от 1,02 до 1,26. Средние интегральные показатели последствий хозяйственной деятельности человека (1,35 - 1,43) характерны для водосборов рек Ворона, Хопер и Эртиль. Однако самые большие последствия отмечаются на водосборах Воронежа и Дона, где интегральные показатели достигают 2,42. В результате проведенной типизации речных водосборов по интегральным показателям последствий антропогенных воздействий на атмосферу, поверхностные и подземные воды, а также почвенный покров в области выделяются четыре района (табл. 7, рис. 3).

Таблица 7 - Характеристика районов с разными последствиями хозяйственной деятельности человека в Воронежской области

Х1 - загрязнение атмосферного воздуха; Х2 - безвозвратные потери водных ресурсов; Х3 - загрязнение поверхностных вод; Х4 - удельный вес проб питьевой воды, не отвечающей нормативам по химическим показателям; Х5 - удельный вес проб питьевой воды, не отвечающей нормативам по микробиологическим показателям, %; Х6 - площадь оврагов, %; Х7 - площадь подкисленных почв, %; Х8 - площадь переувлажненных почв.

Первый район, последствия деятельности человека проявляются в наименьшей степени, показатель Iп = 0,86. В этом районе, однако, отмечается значительное загрязнение атмосферного воздуха; Второй - отличается относительно большим переувлажнением почв и значительным их подкислением, показатель Iп = 1,07; Третий - характеризуется большими безвозвратными потерями водных ресурсов, интенсивным развитием оврагов и подкислением почв, показатель Iп = 1,37; В четвертом районе, куда входят водосборы рек Воронеж и Дон, отличается самым большим загрязнением поверхностных и подземных вод, а также атмосферного воздуха; интегральный показатель последствий хозяйственной деятельности человека (Iп) здесь составляет 2,42.

Интегральные показатели последствий:

I - < 1,0; II - 1,0-2,0; III - 1,3-2,0; IV - >2,0.

Рис. 3. Районирование Воронежской области по последствиям антропогенного воздействия на природную среду (Составлено автором)

Таким образом, Воронежская область отличается значительным проявлением природных и техногенных чрезвычайных ситуаций, развитие которых определяется, главным образом, природными условиями и величиной антропогенной нагрузки на природную среду. При этом опасность развития негативных природных и техногенных процессов в Воронежской области во многом зависит от устойчивости природно-хозяйственных систем (агроэкосистем) к антропогенным воздействиям, то есть определяется качеством почвенного покрова, наличием лесных насаждений, гидротехнических сооружений и др.

Для определения интегрального показателя экологического состояния земель (Кэсз) на речных водосборах Воронежской области использовался индексный метод оценки.

При этом частные показатели, характеризующие их состояние на водосборе, рассматривались как отношение величины этого показателя к средне-областному его значению. Результаты оценки экологического состояния земель приведены в табл. 8.

Таблица 8 - Оценка экологического состояния земель Воронежской области

Кэсз - коэффициент экологического состояния земель; Х1- эродированность почв, %; Х2- площадь оврагов, %; Х3- подкисление почв, %; Х4 - солонцеватость, %; Х5 - переувлажнение почв, %; Х6- засоление почв, %; Х7- загрязнение радионуклидами, ки/кв. км; Х8 - химическое загрязнение земель, %; Х9 - оползневые процессы, %; Х10- карстовые процессы, %.

Для каждого речного водосбора в этой таблице приводится информация (в нормированном виде) о эродированности почв; площади оврагов; подкислении, солонцеватости; переувлажнении и засолении почв; их загрязнении радионуклидами и химическими веществами; оползневых и карстовых процессах. В последней графе даётся коэффициент экологического состояния земель (Кэсз). Как видно, наихудшее экологическое состояние земель отмечается на водосборах рек Большая Верейка, Ведуга, Верхняя Девица, Ольховатка, Россошь, Черная Калитва, Богучар и Толучеевка.

При анализе условий землепользования на речных водосборах Воронежской области нами учитывались: распаханность, облесённость и обводнённость территории, интегральный экологический показатель земель, содержание гумуса в почве и бонитет земель, рассчитанный по зерновым культурам. При нормировании этих показателей рассчитывался соответствующий индекс, как отношение среднего областного значения к конкретной величине по речному водосбору. Например, индекс облесенности на водосборе р. Ведуга составил 10: 5,1=1,96. Таким образом, все показатели условий землепользования нами были приведены к единой системе, а полученный интегральный показатель условий землепользования характеризует эти условия по отношению к среднеобластному уровню. При этом, если индекс меньше единицы, то условия лучше, чем в среднем по области, в обратном случае он хуже. Условия землепользования изучались в природно-сельскохозяйственных зонах Воронежской области. Наименее благоприятные условия для его проведения сложились в юго-западной и юго-восточной сельскохозяйственных микрозонах. Коэффициенты землепользования (Кзп) здесь в среднем составляют, соответственно, - 1,28 и 1,13. Самые неблагоприятные условия при этом отмечаются на водосборах рек Ольховатка, Богучар и Богучарка, что связано с малой их облесенностью и обводнённостью, относительно плохим экологическим состоянием земель и пониженным содержанием гумуса в почве, а также с невысоким бонитетом почв. На этих водосборах Кзп составляют - 1,45, 1,38 и 1,32. Не намного лучше эти условия в северо-западном микрозоне (Кзп- 1,07), где интенсивно проявляются водно-эрозионные, оползневые и карстовые процессы, а также происходит загрязнение земель радионуклидами. Значительно лучше условия землепользования в центральной и восточной сельскохозяйственной микрозонах (Кзп, соответственно, - 0,98 и 1,01). Земли здесь характеризуются относительно хорошим экологическим состоянием, а почвы - наиболее высоким содержанием гумуса, однако они слабо облесены. Исключение составляют водосборы рек Воронеж и Битюг, где леса больше. На водосборах рек Курлак и Битюг отмечается недостаточное обводнение земель.

Таким образом, в результате проведенной оценки условий землепользования на речных водосборах Воронежской области мы получили предварительную информацию о состоянии земель, что позволяет наметить приоритетные направления землеустройства, которые способны учитывать экологические условия региона и предусматревать проведение природоохранных и почвозащитных мероприятий.

Заключительной стадией составления схемы землеустройства Воронежской области является комплексный анализ условий землеустроительного проектирования и обоснование почвозащитных мероприятий (табл. 9).

При комплексном анализе рассматривались интегральные показатели, характеризующие природные условия, антропогенную нагрузку, последствия хозяйственной деятельности человека, экологическое состояние земель, а также условия землепользования на водосборах средних и малых рек области. Эти интегральные показатели мы получали в результате проведения кластерного анализа и балльной оценке большого числа частных показателей.

Таблица 9 - Анализ интенральных показателей по природным зонам и микрозонам Воронежской области

I - природные условия; II - антропогенная нагрузка; III - последствия хозяйственной деятельности человека; IV - экологическое состояние земель; V - условия землеустройства.

В Воронежской области были рассмотрены условия землеустройства на 34 речных водосборах с учётом 35 частных показателей. При комплексном анализе условий землепользования было использовано природно-сельскохозяйственное районирование Воронежской области. Как установлено, менее благоприятные условия хозяйственного использования земель связаны со значительной опасностью возникновения природных и техногенных чрезвычайных ситуаций в северо-западной, восточной и юго-западной микрозонах, где средняя антропогенная нагрузка составляет, соответственно, - 1,10, 1,16 и 1,79. Особенно эти условия неблагоприятны на водосборах рек Потудань, Тихая Сосна, Ольховатка, Россошь, Черная Калитва, Богучар и Богучарка, что определяется, главным образом, значительной площадью земель с крутизной склонов более 5є и малой их облесённостью, распространением карбонатных рельефообразующих пород и пониженным содержанием гумуса в почве. На этих водосборах весьма интенсивно проявляется водная эрозия почв, а также оползневые и карстовые процессы.

Антропогенная нагрузка наибольшей величины достигает на водосборах р. Воронеж - 10,00 и р. Дон - 2,33, а на водосборах остальных рек она меньше единицы. Последствия хозяйственной деятельности человека сравнительно мало проявляются на водосборах рек Воронеж и Дон, которые характеризуются хорошими показателями природных условий, что приводит к ослаблению значительных антропогенных воздействий. Однако эти последствия более значительны на водосборах рек в юго-западной (1,16), восточной (1,05) и центральной (1,09) сельскохозяйственных микрозонах.

Наиболее неблагоприятное экологическое состояние земель отмечается в юго-западной (1,21) и северо-западной (1,16) микрозонах, то есть на водосборах рек Ольховатка, Россошь, Черная Калитва, Богучар, Богучарка, Верейка, Ведуга, Верхняя и Нижняя Девица. Не намного лучше оно на водосборах рек Толучеевка, Подгорная и Манина. Всё это влияет на условия землеустройства и землепользования в Воронежской области, а также на обоснование комплекса почвозащитных мероприятий на речных водосборах. Как установлено, особенно неблагоприятные экологические условия следует учитывать в юго-западной (1,26) и юго-восточной (1,13) сельскохозяйственных микрозонах.

Определение почвозащитных мероприятий в Воронежской области нами производилось на основании типизации водосборов малых и средних рек по величине прогнозного территориального риска и интегрального показателя экологической опасности (табл. 10). Детализация предварительно обоснованных схем почвозащитных мероприятий, предотвращающих последствия природных чрезвычайных ситуаций, заключается в определении объема и мест проведения этих мероприятий на конкретных водосборах рек при проектировании территориальных схем землеустройства. Эту информацию следует корректировать в процессе проведения землеустроительного обследования земель и изучения результатов проведения мониторинга их состояния.

Таблица 10 - Основные почвозащитные мероприятия в Воронежской области

I - территориальный риск; II - интегральный показатель экологической опасности. В скобках показаны частные показатели опасности экологических процессов.

5. Состав комплексных природоохранных и почвозащитных мероприятий при землеустроительном проектировании на уровне муниципального образования на примере Семилукского района Воронежской области.

Для апробации методики комплексной оценки состояния земель в муниципальном образовании был выбран Семилукский район Воронежской области, который находится в северо-западной природно-сельскохозяйственной зоне области, отличается интенсивной хозяйственной деятельностью человека и значительным воздействием сельскохозяйственного и промышленного производства на природную среду. Этот район является представительным для северо-западной зоны Воронежской области по условиям развития негативных природных процессов и степени ухудшения состояния земель. В этой природно-сельскохозяйственной зоне отмечается значительная опасность возникновения природных и техногенных чрезвычайных ситуаций - интегральный показатель условий их возникновения составляет 1,10, а показатель территориального риска - 0,72. Здесь существует значительная опасность овражной эрозии, показатель которой достигает 1,3; почвенной эрозии - 1,2; возникновения оползней - 1,2; карста - 2,2; подкисления почв - 2,2; переувлажения почв - 1,8; загрязнения земель радионуклидами - 1,6; химического загрязнения земель - 1,3.

Антропогенная нагрузка на природную среду в характеризуемой природно-сельскохозяйственной зоне относительно небольшая - интегральный показатель составляет 0,61, а показатель последствий хозяйственной деятельности человека несколько выше - 0,85, что, по-видимому, объясняется недостаточной устойчивостью природно-хозяйственных систем к антропогенным воздействиям. При этом особенно ощутимо ухудшение экологического состояния земель. Так, интегральный показатель их состояния здесь составляет 1,16, а на водосборах рек Верхняя Девица и Нижняя Девица - 1,25 и 1,03, а интегральный показатель условий землепользования составляет 1,07. Поэтому землепользование в районе должно предусматривать проведение природоохранных и почвозащитных мероприятий, которые предназначены для предотвращения наиболее значительных негативных последствий хозяйственной деятельности человека. Для проектирования эффективных природоохранных и почвозащитных мероприятий, а также для организации рационального землепользования, в соответствии с современными требованиями землеустройства, необходимо располагать дополнительной информацией о природных условиях и хозяйственной деятельности человека в районе.

Земли Семилукского района интенсивно используются в сельскохозяйственном производстве. Под сельскохозяйственными угодьями здесь находится 86% его территории. При этом пашня составляет 75% земель сельскохозяйственного назначения, пастбища - 10%, сенокосы - 1%, многолетние насаждения - 1 %. Земельные ресурсы до проведения земельной реформы в Российской Федерации распределялись в Семилукском районе между 28 сельскохозяйственными предприятиями. К настоящему времени количество землепользователей в районе значительно увеличилось и составляет 39 (рис. 4).

Рис. 4. Сельскохозяйственные предприятия Семилукского района

В Семилукском районе, в основном, распространены черноземные почвы, занимающие 78% его площади. В виде пятен встречаются также серые лесные почвы и оподзоленные черноземы. В поймах рек находятся пойменные аллювиальные и иловато-болотные почвы. Надпойменные речные террасы заняты лугово-черноземными и черноземно-луговыми почвами. В местах близкого залегания палеогеновых соленосных глин пятнами встречаются солонцеватые разновидности черноземов, а на меловых отложениях - карбонатные черноземы. По склонам и днищам балок развиты почвы аллювиально-делювиального типа. Так земли с тёмно-серыми лесными почвами встречаются на 1,8% площади района. Черноземы оподзоленные занимают 2,0%; выщелоченные- 29,5%; типичные - 45,6% его площади. Черноземно-луговые почвы распространены на 3,4 %, а пойменные луговые почвы, зернистые, слоисто-зернистые и слоистые - на 4,8 % общей площади района. Почвы балочных склонов занимают площадь 6,3% площади района.

В результате изучения условий развития негативных природных процессов выделено шесть основных природных и антропогенных факторов (табл. 11).

Таблица 11 - Основные факторы развития негативных природных процессов

Х1 - глубина местных базисов эрозии, м; Х2 - площадь балок, км/км. кв.; Х3 - площадь с крутизной склонов более 3°,%; Х4 - распаханность с.х. угодий, %; Х5 - облесенность территории, %; Х6 - площадь полезащитных полос, га/км2

Как видно, наибольшая глубина базисов эрозии отмечается на водосборах рек Ведуга, Гнилуша и Трещевка. Водосборы рек Гнилуша, Девица и Серебрянка наиболее расчленены балками и оврагами, а площади с крутизной склонов более 3° находятся в основном на водосборах рек Серебрянка, Меловая и Трещевка. При этом распаханы все водосборы примерно в одинаковой степени.

По шести основным факторам развития негативных процессов производилась классификация речных водосборов с выделением трех классов. При этом учитывался вес факторов с определением коэффициентов значимости для: X1 - = 0,25; Х2 - = 0,20; ХЗ - = 0,25; Х4 - = 0,10; Х5- = 0,10; Х6-= 0,10.

Результаты проведенной нами классификации показаны на рис. 5.

Рис. 5. Классификация водосборов малых рек Семилукского района по условиям развития негативных природных процессов:

I - классы водосборов; I1 - подклассы; 1- 14 - номера водосборов

Эта классификация использовалась при районировании Семилукского района по условиям ухудшения состояния земель с выделением трёх районов (рис. 6).

I ; II ; III

Рис. 6. Районирование Семилукского района по интегральному показателю условий развития негативных природных процессов (Составлено автором):1 - район с наибольшей опасностью развития негативных процессов; 2- средней;3 - наименьшей; I1, I2, II1 и II2- подрайоны

В I-й район вошли водосборы, на которых имеются условия для интенсивного развития эрозионных процессов. При этом в подрайоне I1 находятся водосборы с наибольшей крутизной склонов, а в подрайоне I2 - с наибольшими местными базисами эрозии. Значительно меньше возможность возникновения почвенной эрозии существует в III-м районе, в котором имеются минимальные возможности развития почвенной эрозии.

О проявлении негативных природных и техногенных процессов, ухудшающих качество земель Семилукского района, можно судить по данным табл.12.

Таблица 12 - Основные показатели последствий антропогенного воздействия на земельные ресурсы Семилукского района

X1 - площадь смытых почв, %; Х2 - густота оврагов, км/км2.; Х3 - площади с пониженным содержанием гумуса в почвах, %; Х4 - площади подкисленных почв, %; Х5 - площади земель, загрязненных свинцом (более 5 мг/ кг),%; Х6 - площади земель, загрязненных кадмием (0,6-1,0 мг/кг), %;...