CC BY
60
УДК 528.946
В.Г. Ведухина
ИВЭП СО РАН, Барнаул
ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ И ВОДОСБОРНЫЕ БАССЕЙНЫ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
Особенности географического положения и природных условий обусловили сосредоточение преобладающей части населения и хозяйственного потенциала юга Западной Сибири в бассейне Верхней Оби, к которому относится большая часть Алтайского края. Здесь находятся основные потребители водных ресурсов, расположены наиболее мощные промышленные и сельскохозяйственные очаги формирования загрязнения природных вод. Большая часть работ по картографированию загрязнения поверхностных вод Алтайского края основана на анализе непосредственных данных гидрохимических и гидробиологических стационарных наблюдений и экспедиционных исследований. В последнее время при планировании и проведении комплекса мер, направленных на улучшение качества водных ресурсов, все больше внимания уделяется не борьбе с уже образовавшимся загрязнением, а предотвращению поступления загрязняющих веществ от многочисленных источников, оказывающих прямое и косвенное воздействие на поверхностные воды. В связи с этим возникает необходимость оценки и пространственного анализа распределения антропогенной нагрузки и выявления основных источников воздействия на поверхностные воды и водосборные бассейны. Проведение такой оценки и анализа не возможно без применения картографического и геоинформационного методов.
В настоящее время разработана методика по среднемасштабному картографированию антропогенной нагрузки на поверхностные воды и водосборные бассейны Алтайского края в программной среде АгсУ1еш Результаты апробирования этой методики на основе данных 1998 года представлены в данной статье.
В качестве исходных для картографирования материалов были использованы:
1. Слои цифровой топографической карты Алтайского края (масштаб оригинала 1 : 200 000):
1.1. Гидрографические объекты (реки, озера, водохранилища);
1.2. Населенные пункты;
1.3. Административные районы;
1.4. Рельеф.
2. Карта водосборных бассейнов Алтайского края, на основе которой с помощью слоев цифровой топографической карты был создан отдельный тематический слой водосборных бассейнов первого порядка (согласно восходящей порядковой классификации).
3. Статистические данные по водоотведению за 1998 год (источники загрязнения, объемы сброса сточных вод, степень очистки сточных вод).
4. Статистические данные по численности населения, внесению удобрений и ядохимикатов, поголовью скота за 1998 год.
Создание карты включает несколько этапов.
1. Нанесение на цифровую топографическую основу статистической информации.
Данные по численности населения были включены в атрибутивную таблицу слоя «населенные пункты», данные по внесению удобрений, ядохимикатов и поголовью скота были включены в атрибутивную таблицу по административным районам. На основе данных 2ТП-Водхоз был создан отдельный тематический слой «водоотведение предприятий».
2. Создание слоев, включающих количественную оценку антропогенной нагрузки на поверхностные воды.
2.1. Определение источников загрязнения.
При оценке антропогенной нагрузки на реку использовались данные по источникам, которые оказывают прямое загрязняющее воздействие на водный объект. К таким источникам были отнесены предприятия различных отраслей хозяйства и население (коммунально-бытовые сточные воды), от которых водоотведение осуществляется через систему канализации и труб и статистически фиксируется в форме 2ТП-Водхоз, а также населенные пункты, которые расположены на реке, но не предоставляют статистических данных по водоотведению.
Водоотведение животноводческих предприятий не учитывалось, так как количественные данные, взятые из формы 2ТП-Водхоз, по этому источнику загрязнения перекрываются статистическими данными по поголовью скота, которые являются более полными, хотя и не содержат информации о количестве сточных вод.
2.2. Количественная оценка антропогенной нагрузки на поверхностные воды. Количественная оценка отображается с помощью двух слоев (рис. 1).
В первом слое с помощью локализованных нарастающих значков отображены объемы сброса сточных вод по отдельным предприятиям и населенным пунктам. При расчете объемов сброса сточных вод для каждого предприятия был введен весовой коэффициент, связанный с классом опасности предприятия. Коэффициент изменяется в интервале от 1 (пятый класс опасности) до 5 (первый класс опасности).
Объем сточных вод для населенных пунктов определялся, исходя из численности населения и типа населенного пункта, согласно существующим укрупненным нормативам водоотведения для населенных пунктов [2].
Второй слой отображает структуру, валовое количество и коэффициент разбавления сбрасываемых сточных вод в замыкающих створах рек.
Структура сточных вод отображается в виде круговой диаграммы, где по секторам указана доля промышленных, сельскохозяйственных, коммунальнобытовых и прочих (от транспорта, предприятий торговли, образования и т.д.) сточных вод. Валовое количество сточных вод указывается через диаметр диаграммы, а коэффициент разбавления, равный отношению валового
количества сточных вод к объему стока [3], указывается в виде цифрового индекса, расположенного рядом с диаграммой.
Ейе Ес№ Щей Цпете ШарИюз йТ оо1з Щпскич Не1р н т нвн шиш шштшшш изо ее®
1)1-Я! Т1 *Л 5 са1е 1:| 3.000,000 5 57Д'РП7 ЯП Т
V] еет руктура водоолгеедения коммуналено-быт овое ^ Объемы сброса сточных вод о 0- 10 © 11- 100 © 101 - 1000 @ 1001 - 10000 (!) Ю001 - 100000 (•) »100000 VI Админист ра/н иены е граница О У} Озера ш У] Рэги /V у] ге А/ У1 Реки У| Водохранилица л!
Рис.1. Карта количественной оценки антропогенной нагрузки на поверхностные воды Алтайского края (масштаб оригинала 1 : 200 000)
3. Создание слоев, отображающих количественную оценку антропогенной нагрузки на водосборные бассейны.
3.1. Определение источников загрязнения.
При оценке антропогенной нагрузки на реку использовались данные по источникам, которые оказывают косвенное воздействие на водные объекты. Такими источниками являются:
- Населенные пункты (за исключением тех, которые оказывают прямое воздействие);
- Сельхозугодия;
- Животноводство.
3.2. Количественная оценка антропогенной нагрузки на водосборные бассейны.
Количественная оценка отображается с помощью четырех слоев.
Первый слой отображает удельное (на км2 площади бассейна) поступление сточных вод от населенных пунктов.
Расчет удельного поступления сточных вод (на единицу площади водосбора) от населенных пунктов произведен по формуле 1.
БЬуп = БЬуп^ + БЬуп2к2 + ... SbvnNkN, (1)
где Sbvn1, БЬуп2, БЬупм - удельный объем сточных вод от населенных
3 2
пунктов по 1-му, 2-му, №му району (м /км района), кь к2, кК - доля площади каждого района на территории речного бассейна.
Второй тематический слой включает информацию об удельном поступлении сточных вод от животноводства. Удельный объем сточных вод от животноводства, рассчитывается по формуле, аналогичной (1). При этом количество сточных вод определяется на основе укрупненных нормативов водоотведения для животноводства [1].
Третий и четвертый тематические слои включают информацию об удельном внесении удобрений (органических и минеральных) и ядохимикатов на территорию бассейна. Расчет удельного поступления удобрений и ядохимикатов на территорию водосбора производится по формуле, аналогичной (1). При этом в формулу вводится дополнительный весовой коэффициент, равный модулю стока, рассчитанному для бассейна. Коэффициент модуля стока позволяет учесть влияние поверхностного стока на поступление в водные объекты биогенных, органических и токсичных веществ, попадающих с удобрениями и ядохимикатами на территорию водосбора.
Для отображения информации во всех случаях был использован способ картограмм. В качестве примера приведем рис. 2, отображающий удельное внесение удобрений на территории водосборных бассейнов.
Ш AicView GIS 3.2
file Edit №w Iheme Graphics KTools Window Help ш m нет Инн mmmmmm aai 3 И BE
IO И "1=1 l-T.lv Scale 1 :| 3,000,000 868,685.77 « 5.602.448.66 t
l.iE Viewl 1
Рис. 2. Карта удельного внесения удобрений на территории водосборных бассейнов Алтайского края (масштаб оригинала 1 : 200 000)
4. Создание слоев, отображающих балльную оценку антропогенной нагрузки на поверхностные воды и водосборные бассейны.
Включает создание слоев, отображающих балльную оценку частных показателей: коэффициента разбавления, удельного поступления сточных вод
от животноводства и населения, удельного внесения удобрений и ядохимикатов и создание итогового слоя, включающего суммарную балльную оценку антропогенной нагрузки на поверхностные воды и водосборные бассейны (рис. 3).
Рис. 3. Карта суммарной балльной оценки антропогенной нагрузки на поверхностные воды и водосборные бассейны Алтайского края (масштаб
оригинала 1 : 200 000)
Дальнейшие работы включают совершенствование методики и анализ на ее основе антропогенной нагрузки по данным за 10-летний период с учетом загрязняющих веществ, поступающих на поверхность водосборов через атмосферу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Корепанова Т.В. Методические указания к выполнению лабораторных работ по
экологическому картографированию: Учеб.-метод. пособие. - Ижевск: Изд. дом
«Удмуртский университет», 2000.- 65 с.
2. Масленникова В.В. Скорняков В.А. Картографирование качества поверхностных вод Московской области // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.5. География.- 1995.- № 5.- С. 79-86.
3. Комплексное экологическое картографирование (Географический аспект)/ Под ред. Н.С. Касимова Н.С.: Учеб. пособие.- М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997.- 147 с.
© В.Г. Ведухина, 2005
