CC BY
82
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
«НАУКА. ИННОВАЦИИ. ТЕХНОЛОГИИ», №3, 2015
УДК 639.01.05 Каторгин И.Ю. [Katorgin I.Yu.], Шкарлет К.Ю. [Shkarlet K.Yu.], Седых Р.Ю. [Sedykh R. Yu.]
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ БАССЕЙНА РЕКИ ТАШЛА
Geoinformation analysis of ecological stability of a river basin of Tashla
Рассматриваются проблемы загрязнения малых рек Ставропольской возвышенности. На примере р. Ташлы анализируются основные источники загрязнения. На основе геоинформационного моделирования анализируются основные характеристики бассейна реки, выделяются индивидуальные особенности бассейна как природно-терри-ториального комплекса. Проводится анализ экологического состояния бассейна р. Ташлы на основе определения коэффициента экологической стабильности ландшафта. На основе данных дистанционного зондирования Земли и картографических материалов простроены карто-схемы, отражающие основные характеристики бассейна р. Ташла. На основе анализа построенной карты-схемы определены неустойчивые системы, занимающие большие пространства водосбора в верхней и средней частях речной системы, препятствующие стабилизации экологического состояния реки. Предложены меры по оптимизации экологического состояния речной системы, заключающиеся в создании индивидуальной программы реабилитации малых рек и проведении общественного мониторинга речных бассейнов.
Ключевые слова: р. Ташла, экология речных бассейнов, г. Ставрополь, малые реки.
Problems of pollution of the small rivers of Stavropol Plateau are considered. On the example of river of Tashla the main sources of pollution are analyzed. On the basis of geoinformation modeling the main characteristics of a river basin are analyzed, specific features of the pool as natural and territorial complex are marked out. The analysis of an ecological condition of the basin of the river of Tashla on the basis of determination of coefficient of ecological stability of a landscape is carried out. On the basis of the given remote sensing of Earth and cartographic materials the karto-schemes reflecting the main characteristics of the basin of the river of Tashla are built. On the basis of the analysis of the constructed schematic map the unstable systems occupying the big spaces of a reservoir in the top and average parts of river system interfering stabilization of an ecological condition ofthe riverare defined. The measures for optimization ofan ecological condition of river system consisting in creation ofthe individual program of rehabilitation of the small rivers and carrying out public monitoring of river basins are offered.
Keywords: river of Tashla, ecology of river basins, Stavropol, small rivers.
Среди малых рек Ставропольской возвышенности особо выделяется река Ташла, которая служит своеобразным символом г. Ставрополя. Верховья реки расположены в самом «сердце» города в Таманс-
ком лесу и служат местом отдыха горожан, а находящийся в долине реки Комсомольский пруд является единственным пригодным для купания водоемом г. Ставрополя. Тем не менее воды реки Ташлы, по данным Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Ставропольского края, относятся к категории «очень грязные».
Проблема загрязнения малых рек Ставропольской возвышенности не нова, используя различные подходы и методы были проведены исследования загрязнения рек вод рек и донных отложений различными загрязняющими веществами [5, 7|. комплексная экологическая оценка малых рек [2, 3, 6]. С 2007 г. начаты гидрохимические наблюдения за малыми реками Ставропольской возвышенности, относящимися к бассейну реки Ка-лаус. Данные наблюдений говорят о постоянном загрязнении малых рек, в частности р. Ташлы, и отсутствии прогресса по данному вопросу.
Для решения задачи повышения качества природных вод реки Ташлы необходим анализ не только очевидных вещей - наличия свалок в русле либо несанкционированных сбросов, - но и комплексный анализ водосборного бассейна, что в условиях его расположения на территории населенного пункта представляет собой первостепенную задачу. Без анализа особенностей водосборного бассейна, его современного экологического состояния невозможно не только предотвратить загрязнение рек, но и обеспечить устойчивый эффект водоохранных мероприятий.
Задачей исследования было выявление экологического состояния бассейна реки на основе определения коэффициента экологического состояния ландшафтов (далее КЭСЛ), анализа подстилающей поверхности и современной антропогенной нагрузки. Расчеты КЭСЛ велись согласно методике, предложенной Айдаровым для лесостепных ландшафтов [1].
Методика основана на определении и сопоставлении площадей, занятых различными элементами ландшафта, с учетом их положительного или отрицательного влияния на окружающую среду:
КЭСЛ!= — ,
где: КЭСЛ1 - коэффициент экологической стабильности ландшафта; Р — площади, занятые стабильными элементами ландшаф-
та: сельскохозяйственными культурами и растительными сообществами, оказывающими на него положительное влияние (леса, зеленые насаждения, естественные луга, заповедники, заказники и пахотные земли, занятые многолетними культурами); ^ - площади, занятые нестабильными элементами ландшафта (ежегодно обрабатываемые пашни, земли с неустойчивым травяным покровом, склонами, площадями под застройкой и дорогами, зарастающими и заиленными водоемами, местами добычи полезных ископаемых, другими участками, подвергшимися антропогенному опустошению).
Также проведен и уточняющий расчет по формуле
п
кэсл2 =
_ 1
со
где:
кэсл2-
коэффициент экологической стабильности ландшафта, в долях от единицы;
площадь биотического или абиотического элемента %; коэффициент, характеризующий экологическую значимость отдельных биотических и абиотических элементов, (см. таблицу 2);
коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа, К, = 0,7 для нестабильного рельефа (пески, склоны, оползни) иК,= 1,0 для стабильного рельефа;
к,-
к2-
со
общая площадь системы.
В качестве основы анализа были использованы данные дистанционного зондирования бассейна реки, топографическая карта масштаба 1: 100 ООО. Расчет проводился при помощи ГИС МарIIIГо 10.
Для определения особенностей стока реки были построена карта-схема бассейна реки (рис. 1).
Площадь бассейна реки Ташлы - 133,3 км2. Максимальное количество притоков расположено в верхней части бассейна. Наиболее крупные - р. Чла, руч. Тре-
Границы водосборного бассейна
Рис. 1.
Бассейн реки Ташлы.
Границы водосборного бассейна
Рис. 2. Аккумулятивный сток реки Ташлы.
тья речка. В средней части бассейна река имеет хорошо выраженные правые притоки. Левые - пересыхающие. В нижней части бассейна притоки отсутствуют. Вместе с тем анализ составленной карты-схемы аккумулятивного стока (рис. 2) показывает, что средняя и нижняя часть бассейна реки обладает достаточно густой сетью аккумулятивного стока по левому берегу реки. Этот поверхностный сток происходит во время выпадения обильных осадков и таяния снега.
Карта-схема, отражающая крутизну склонов в пределах бассейна, была построена для выявления зон с максимальными скоростями движения поверхностных вод (рис. 3). Так, для бассейна реки характерны высокие уклоны в верхней части бассейна, обусловленные геолого-геоморфологическими особенностями строения.
КРУТИЗНА СКЛОНОВ
Рис. 3.
Крутизна склонов бассейна р. Ташла.
В среднем течении река попадает в своеобразную котловину, сформировавшуюся на месте слияния крупных истоков реки. На левом борту прослеживается древняя долина, в настоящее время не заполненная речными водами. В целом среднее и нижнее течение реки находятся в зоне с небольшими уклонами. Северная часть бассейна по левому берегу реки в среднем и нижнем течении более обширна. Река правым бортом долины прижимается к склонам Ставропольской возвышенности.
Анализ структуры водосборного бассейна показал, что основная часть городской застройки охватывает верховья реки. Причем эта часть характеризуется и большой плотностью населения - это северо-западный район города. Застройка в основном многоэтажная. При таянии снегов и ливневых осадках большая часть поверхностного стока в силу особенностей рельефа попадает в речную сеть. Наличие Таманского и Члинско-го лесных массивов несколько сглаживает ситуацию, однако здесь же находятся и основные рекреационные зоны стихийного отдыха населения.
При полевых изысканиях обнаружены имеющие непосредственное отношение к стихийным пикникам фрагменты мусора в русле реки: пластиковая посуда, бумага и т. д., - которые попадают в реку при весеннем таянии снегов. Навалы мусора, оставляемые населением близлежащих домов в эрозионных углублениях, неизбежно попадают в реку. Для среднего течения характерна другая ситуация - мусор в реку выбрасывается в индивидуальном секторе в целях экономии на вывозе отходов. Как правило, захламлены участки, примыкающие к частному сектору. Особая проблема в пределах средней части бассейна - сброс неочищенных либо недоочи-щенных вод с септиков частных домов. Это характерно для бывших дачных кооперативов, индивидуальных домов с отсутствием центральной канализации. Анализ ос-
новных типов землепользования показывает, что основными типами являются городская застройка и пастбища (табл. 1).
Таблица 1. Площади землепользования по бассейну
№п/п Категории использования земель Площадь, км2
1 Населенные пункты, промзоны и дороги 52,01
2 Леса и лесопосадки 16,48
3 Пашня 25,18
5 Пастбища 39,64
Итого 133,31
Застройка занимает верховья бассейна, а пастбища - среднюю и нижнюю часть (рис. 4). В нижней части бассейна ведётся и распашка земель. Смыв с полей удобрений и средств защиты растений, также внести свою лепту в загрязнение реки. Однако каскадный эффект при анализе возможных путей попадания в воды реки загрязнителей все же говорит о поступлении загрязняющих веществ, преимущественно из верхней части бассейна.
Проведенный расчет КЭСЛ показывает, что территория водосборного бассейна преобладают неустойчивые системы, представленные селитьбой, промзона-ми, дорогами и пашней (таблица 2).
Рис. 4. Характеристика основных типов землепользования
на территории бассейна р. Ташлы
Из анализа карты-схемы (рис. 5), отражающей территориальное распределение типов природных и при-родно-техногенных систем по степени экологической устойчивости видно, что неустойчивые системы, занимающие большие пространства водосбора в верхней и средней частях речной системы, препятствуют стабилизации экологического состояния реки. Несмотря на усилия и принимаемые природоохранные меры, воды реки остаются загрязненными.
В данной ситуации вполне очевидно, что осуществляемые природоохранные мероприятия в том виде, в каком их принято проводить для этой речной системы, не будут иметь долгосрочного эффекта. Установление гра-
Таблица 2. Результаты расчета КЭСЛ для различных типов землепользования бассейна р. Ташла
№п/п Тип землепользования Площадь, км кв. КЭСЛ 1 КЭСЛ 2 (с учетом поправки на крутизну склонов)
1 Пашня 11,84 0,13 0,091
2 Пашня 13,36 0,13 0,130
3 Леса и лесопосадки 11,36 0,84 0,588
4 Леса и лесопосадки 5,13 0,84 0,840
5 Пастбища и пустыри 26,95 0,79 0,553
6 Пастбища и пустыри 12,69 0,79 0,790
7 Селитьба, промзона и дороги 28,66 -1,00 -0,700
8 Селитьба, промзона и дороги 23,35 -1,00 -1,000
ниц водоохранных зон и прибрежных защитных полос, которые согласно ст. 65 Водного кодекса РФ составляют 100 и 50 м соответственно, не позволит кардинальным образом улучшить ситуацию. В условиях имеющегося сочетания природно-антропогенных факторов необходима разработка индивидуальной программы реабилитации малых рек г. Ставрополя с учетом особенное-
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Коэффициент экологической стабилизации, степень I баллы Стабильный /0.67- 1 00 ■ Среднестабильный / 0.51 -0.66 Нестабильный-1.00-0.33
Рис. 5. Экологическое состояние ландшафтов бассейна
реки Ташлы.
тей ландшафтной структуры, степени стабильности среды и особенностей стока реки. Контроль экологического состояния рек и их бассейнов необходимо осуществлять с помощью общественного мониторинга |4|, что позволит задействовать широкие массы населения в деле охраны малых рек.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Айдаров И.П. Обустройство агроландшафтов России. М.: МГУП, 2007. 152 с.
2. Бегдай И.В., Галушко М.А. Экологическая оценка состояния малых рек города Ставрополя // Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: сборник статей VII Международной научно-практической конференции. Пенза, 2009. С. 9-12.
3. Галушко М. А. Материалы к комплексной экологической оценке состояния малых рек города Ставрополя // Материалы XIII Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий». Новосибирск, 2008. С. 14-15.
4. Кужанова Н.И. Организация общественного мониторинга малых рек в г. Пскове / Н.И. Кужанова, Л.В. Никольская, ТС. Пак, И. Г. Соколова // Вектор науки ТГУ №1 (19), 2012. С. 31-32.
5. Новосельцева А. П. Геохимические показатели качества воды реки Ташла как условия формирования и сохранения разнообразия гидробионтов//Современная биогеография. М.; Ставрополь, 2001. С. 127-132.
6. Степаненко Е, Е., Еременко Р. С. Анализ состояния загрязненности вод реки Ташлы города Ставрополя // Вестник АПК Ставрополья. 2012. №4(8). С. 111-113.
7. Экологический паспорт города Ставрополя / под ред. С.И. Па-хомовой. Ставрополь: ПНИИС, 1995. 72 с.
8. Энциклопедический словарь Ставропольского края / гл. ред. В.А. Шаповалов. Ставрополь: Изд-во Ставропольского государственного университета, 2006. 458 с.
