CC BY
95
Науки о Земле
1
ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ВОДОСБОРЫ РЕК ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ
THE ASSESSMENT OF ANTHROPOGENIC LOAD ON THE RIVER BASINS OF TRANSBAIKAL TERRITORY
УДК 556.535.8:556.51
Курганович Николай Анатольевич Nikolay Kurganovich
Шаликовский Андрей Валерьевич Andrey Shalikovsky
Представлены основные положения методики оценки состояния и зонирования водосборов по степени антропогенной нагрузки, учитывающей совокупное воздействие различных факторов. Выделены факторы, определяющие значение интегральной оценки антропогенной нагрузки, а также их основные показатели: фактор степени урбанизации территории (фактор «У»); фактор развития транспортной инфраструктуры (фактор «Т»); фактор воздействия промышленности (фактор «П»); фактор вклада сельского хозяйства (фактор «С»).
Введено понятие усугубляющего показателя для каждого фактора, позволяющего более объективно оценивать вклад конкретного фактора в итоговый уровень негативного воздействия. Основным показателем фактора «У» принято значение плотности населения, а в качестве усугубляющего показателя — доля городского населения. Фактор «Т» оценивается показателем протяженности дорог и долей дорог с твердым покрытием. Фактор «П» включает показатели выбросов вредных веществ в атмосферу и плотности расположения источников загрязнения атмосферы. Основным показателем фактора «С» является площадь сельхозугодий, усугубляющим — объем производства сельскохозяйственной продукции.
Отмечены положительные моменты использования ГИС для упрощения оценки нагрузки на участки, границы которых не совпадают с границами муниципальных районов.
В качестве апробации методики представлено зонирование бассейна Верхнего Амура в пределах территории Забайкальского края, на примере 26
The article presents the main provisions of valuation techniques and zoning of river basins due to the degree of anthropogenic stress.
The factors and indicators defining the value of an integrated assessment of anthropogenic stress are allocated - factor of territory urbanization (factor «A»); factor of transport infrastructure development (factor «T»); factor of industry influence (factor «P»); factor of agriculture contribution (factor «S»).
The article introduces the concept of aggravating indicator for each factor, allowing more objectively to assess the contribution of a specific factor in the overall level of negative influence.
The main indicator of the factor «A» is accepted as a value of the population density, and as aggravating indicator — the proportion of the urban population is taken. The Factor «T» indicator is estimated by length of roads and the proportion of paved roads. The Factor «P» includes emissions of harmful substances into the atmosphere, and the density of air pollution sources. The main indicator of the factor «C» is the area of farmland, and aggravating indicator is agricultural production.
The positive aspects of using GIS for simplification of an anthropogenic stress assessment on land whose boundaries do not coincide with the boundaries of municipal districts.
As approbation of a methodic zoning of the Upper Amur basin within the territory of Transbaikal region, inside the 26 municipal regions, located in the basin of the Amur River is presented. For the assessment of anthropogenic stress GIS «Water resources of the basin of Upper Amur» is used.
муниципальных районов Забайкальского края, расположенных в бассейне р. Амур. Для оценки антропогенной нагрузки использована ГИС «Водные ресурсы бассейна Верхнего Амура», ранее созданная авторами методики.
В результате проведенных вычислений найдены интегральные балльные оценки антропогенной нагрузки для муниципальных районов и водохозяйственных участков, расположенных в пределах исследуемой территории. Наибольшую антропогенную нагрузку имеют Читинский (5,07 балла) и Краснокаменский (4,78 балла) районы, а наименьшую — Тунгокоченский район (1,01 балла)
As a result of these calculations integrated scores of anthropogenic load for municipalities and water use areas located within the study area are found. The greatest human-induced pressures are Chita (5.07 points) and Krasnokamensk (4.78 points) areas, and the lowest — Tungokochensky area (1.01 points)
Ключевые слова: водосбор, антропогенная нагрузка, качество поверхностных вод
Key words: river basin, anthropogenic load, surface water quality
Антропогенное воздействие на водосборы рек становится определяющим условием формирования качества вод в связи с его постоянным возрастанием в результате урбанизации, развития транспортной инфраструктуры, интенсификации сельскохозяйственного производства, развития горной промышленности и др.
С целью учета данных факторов и для планирования адекватных мер защиты водных объектов от загрязнения нормативными и методическими документами предусматривается необходимость зонирования водосборов по степени антропогенной нагрузки [4]. В настоящее время эта задача решается преимущественно путем создания карт источников негативного воздействия без учета их суммарного воздействия [6]. В ряде случаев антропогенная нагрузка рассчитывается для отдельных факторов — горной промышленности [7], сельского хозяйства [2] или от воздействия негативного воздействия вод [9, 10, 11].
Таким образом, возникает необходимость разработки методики зонирования водосборов, позволяющей оценить антропогенную нагрузку и представить ее в графическом виде.
В подходе, предлагаемом авторами, итоговый балл антропогенной нагрузки устанавливается путем усреднения суммы
баллов всех факторов, определяющих уровень воздействия, с учетом степени их значимости:
п
у ауД (1)
¿=1
где А. — антропогенная нагрузка на 1-й участок анализируемой территории (определяется административным, водохозяйственным, ландшафтным или другим делением);
а.. — оценочный балл влияния ]-го фактора на 1-й участок;
к. — весовой коэффициент значимости ]-го фактора, вычисляемый путем сравнительного анализа вкладов различных факторов в величину антропогенной нагрузки; п — количество учитываемых факторов.
В предварительном варианте рассматривается 4 фактора, определяющих значение интегральной нагрузки:
а) фактор степени урбанизации территории (фактор «У»);
б) фактор развития транспортной инфраструктуры (фактор «Т»);
в) фактор воздействия промышленности (фактор «П»);
г) фактор вклада сельского хозяйства (фактор «С»).
Оценка влияния каждого фактора находится по формуле
aij - Hj ■ ru
(2)
где Н. — балльная оценка основного показателя ]-го фактора (устанавливается по таблицам, разработанным для каждого фактора);
г — поправочный коэффициент, учитывающий долю усугубляющего показателя:
А/В - min (А/В) г,- = 1+--, . 1 / -Л.
(3)
тах(А/В)
где A — значение основного показателя;
B — значение усугубляющего показателя;
max (A/B), min (A/B) — соответственно максимальное и минимальное значение отношения A/B, среди значений всех исследуемых территорий;
Д — диапазон варьирования поправки.
Нахождение интегральной оценки антропогенной нагрузки на водохозяйственный участок выполняется в следующем порядке.
Определяется доля каждого балла A. в пределах водохозяйственного участка:
Ai,k =
AfSiik
Si
(4)
где А. — доля балла антропогенной нагрузки 1-го административного района в пределах к-го водохозяйственного участка;
Б. — площадь 1-го административного района;
Б, к— площадь части к-го бассейна, расположенной на территории рассматриваемого административного района.
Вычисляется интегральный балл антропогенной нагрузки на водохозяйственный участок:
А
-т-
(5)
где Ак— оценка антропогенной нагрузки на к-й водохозяйственный участок;
Бк— площадь к-го участка.
Использование ГИС значительно упрощает выполнение оценки антропогенной нагрузки на участки, границы которых не совпадают с границами муниципальных районов в связи с:
а) автоматизацией подсчета площади, расположенной в перекрытии разнородных территорий (например, частей водохозяйственного участка, находящегося в разных муниципальных районах);
б) возможностью объединения баз данных, относящихся к разным слоям ГИС (разным территориальным единицам или различных показателей);
в) наглядностью представления результатов вычислений в графическом виде на электронной карте.
Апробация методики выполнена на примере 26 муниципальных районов Забайкальского края, расположенных в бассейне р. Амур. Для оценки антропогенной нагрузки использована ГИС «Водные ресурсы бассейна Верхнего Амура» [1, 8], в которую были добавлены необходимые слои и базы данных с использованием опубликованных ранее данных [3, 5 и др.].
Основным показателем фактора «У» принято значение плотности населения, а в качестве усугубляющего показателя — доля городского населения. Фактор «Т» оценивается показателем протяженности дорог и долей дорог с твердым покрытием. Фактор «П» включает показатели выбросов вредных веществ в атмосферу и плотности расположения источников загрязнения атмосферы. Основным показателем фактора «С» является площадь сельхозугодий, усугубляющим — объем производства сельскохозяйственной продукции (табл. 1).
Основная часть значений перечисленных показателей использована из «Базы данных показателей муниципальных образований» Портала Федеральной службы государственной статистики.
В результате проведенных вычислений найдены интегральные балльные оценки антропогенной нагрузки для муниципальных районов и водохозяйственных участков, расположенных в пределах исследуемой территории (табл. 2). Наибольшую антропогенную нагрузку имеют Читинский (5,07 балла) и Краснокаменский (4,78 балла) районы, а наименьшую — Тунгоко-ченский район (1,01 балла).
Таблица 1
Факторы, определяющие уровень воздействия на водосборы рек и их показатели
Наименование фактора Основной показатель Усугубляющий показатель
Степень урбанизации территории («У») Плотность населения, чел/км2 Плотность городского населения, чел/км2
Развитие транспортной инфраструктуры («Т») Плотность дорожного покрытия, км/км2 Плотность дорог с твердым покрытием, км/км2
Воздействие промышленности («П») Уровень выбросов от стационарных источников, т/км2 Плотность расположения источников загрязнения, шт/км2
Вклад сельского хозяйства («С») Удельный объем сельхозпроизводства, тыс. руб/км2 Удельный объем производства в сфере животноводства, тыс. руб/км2
Таблица 2
Результаты интегральной оценки антропогенной нагрузки, баллов
Муниципальный район Значения( >акторов Антропогенная нагрузка
«У» «Т» «П» «С»
Агинский 4,28 2,08 4,2 4,04 3,93
Акшинский 3 2,2 2,04 4,04 2,82
Александрово-Заводский 3 2 2,02 4,08 2,80
Балейский 4,28 2,02 2,04 4,16 3,30
Борзинский 4,36 2,08 4,12 4,08 3,95
Газимуро-Заводский 2 2,18 2,02 3,03 2,23
Дульдургинский 3 2,1 2 4 2,79
Забайкальский 4,24 2,06 3,03 4 3,56
Кал ганский 4 2,2 4,12 4,16 3,84
Карымский 4,28 2,06 3,06 4,16 3,61
Краснокаменский 5,45 2,2 5,05 5,25 4,88
Кыринский 2 2,02 2 3,06 2,21
Могойтуйский 4,16 2,06 3,03 5,1 3,75
Могочинский 2,18 2,04 3,03 1,06 2,19
Нерчинский 4,24 2,08 4,2 4,16 3,94
Нерчинско-Заводский 3 2,2 2,02 4,16 2,84
Оловяннинский 4,2 2,18 5,15 4,12 4,22
Ононский 4 2,12 2,02 4,04 3,18
Приаргунский 4,2 3,3 4,16 5,2 4,28
Сретенский 3,24 2,02 3,03 3,15 3,01
Тунгокоченский 1,05 1,05 1 1,07 1,04
Улётовский 3,06 2,04 2,04 3,18 2,65
Чернышевский 3,21 2,06 4,08 3,18 3,32
Шелопугинский 3 2,1 2,04 4,12 2,82
Шилкинский 4,28 2,06 5,45 4,16 4,33
Чита и Читинский район 5,5 5,3 5,5 4,28 5,23
Распределение антропогенной нагрузки в графической форме представлено на рисунке.
Карта-схема интегральной оценки антропогенной нагрузки в разрезе муниципальных районов
Разработка методики оценки антропогенной нагрузки на водосборы является актуальной задачей. Настоящая работа посвящена разработке методики интегральной оценки антропогенной нагрузки и ее апробации на примере бассейна Верхнего Амура:
— выполнен анализ подходов к оценке антропогенной нагрузки на водосборные площади водных объектов;
— разработана методика оценки антропогенной нагрузки в балльных показателях как от воздействия отдельных факторов, так и от их совокупности;
— выполнен анализ гидроэкологической обстановки в изучаемом бассейне и созданы базы данных показателей антропогенной нагрузки;
— выполнена оценка антропогенной нагрузки с созданием соответствующих слоев тематических карт геоинформационной системы.
В дальнейших исследованиях, направленных на достижение поставленной цели, планируется детализировать рассматриваемые факторы воздействий, что позволит более дифференцированно осуществлять картографирование антропогенной нагрузки.
Литература_
1. Бронников Е.С., Курганович Н.А. Геоинформационная система «Водные ресурсы и водопользование Верхнего Амура» / / Водные ресурсы и водопользование. Вып. 5. Чита: ЧитГУ. 2011. С. 149-154.
2. Губачев В.А. Некоторые аспекты классификации сельскохозяйственных районов Ростовской области по уровню антропогенного воздействия / / Вестник ЮРГТУ (НПИ). Социально-экономические науки. 2012. № 2. С. 154-161.
3. Котельников A.M., Вотах О. А., Возмилов A.M. и др. Окружающая среда и условия устойчивого развития Читинской области. Новосибирск: Наука, 1995. 248 с.
4. Методические указания по разработке схем комплексного использования и охраны водных объектов: Утв. приказом МПР РФ от 04.07.2007 № 169.
5. Помазкова Н.В. Комплексная оценка антропогенной нагрузки территории приграничных районов Забайкальского края // Экологические последствия биосферных процессов в экотонной зоне Южной Сибири и Центральной Азии: Труды междунар. конф. Т. 2. Улан-Батор: Бэмби сан, 2010. С. 131-135.
6. Пряжинская В.Г., Левит-Гуревич Л.К., Хранович И. Л., Ярошевский Д.М. Проблемы при составлении схем комплексного использования и охраны водных объектов // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2010. № 6. С. 4-17.
7. Фокин А.И., Алябьева Г.Н., Фахрина М.В. Антропогенная нагрузка горнодобывающей промышленности на природный потенциал Кемеровской области // Успехи современного естествознания. 2009. № 6. С. 83-87.
8. Шаликовский А.В., Бронников Е.С., Курга-нович Н.А. Информационное обеспечение водохозяйственных мероприятий. // Кулагинские чтения: матер. IX междунар. конф. Чита: ЧитГУ, 2009. С. 133-135.
9. Шаликовский А.В. Риск наводнений: методы оценки и картографирования // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2012. № 2. С. 68-78.
10. Шаликовский А.В. Оценка риска наводнений и зонирование паводкоопасных территорий // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2006. № 4. С. 27-35.
11. Шаликовский А.В., Курганович К.А. Оценка опасности и риска хозяйственного использования пойм бассейна Верхнего и Среднего Амура // Вестник ЗабГУ. 2011. № 11. С. 119-124.
_References
1. Bronnikov E.S., Kurganovich N.A. Vodnye resursy i vodopolzovanie (Water resources and water management). Vol. 5. Chita: ChitGU. 2011. P. 149154.
2. Gubachev V.A. Vestnik YuRGTU (NPI). Sot-sialno-ekonomicheskie nauki, (South-Russian State Technical University Journal. Socio-economic sciences). 2012, no 2. P. 154-161.
3. Kotelnikov A.M., Votah O.A., Vozmilov A.M. and others. Okruzhayushhaya sreda i usloviya ustoy-chivogo razvitija Chitinskoy oblasti [Environment and terms of sustainable development of the Chita region]. Novosibirsk: Nauka, 1995. 248 p.
4. Metodicheskie ukazaniya po razrabotke shem kompleksnogo ispolzovaniya i ohrany vodnyh obektov (Guidelines on development schemes of complex use and protection of water bodies): Utv. prikazom MPR RF ot 04.07.2007 № 169.
5. Pomazkova N.V. Ekologicheskie posledstviya biosfernyh protsessov v ekotonnoy zone Yuzhnoy Sibiri i Tsentralnoy Azii (Environmental implications of bio-spheric processes in ecotone zone of Southern Siberia and Central Asia): mater. IX Intern. Conf. Vol. 2. Ulan-Bator: Bjembi san, 2010. P. 131-135.
6. Pryazhinskaya V.G., Levit-Gurevich L.K., Khranovich I.L., Yaroshevskiy D.M. Vodnoe hozyay-stvo Rossii: problemy, tehnologii, upravlenie (Water management in Russia: problems, technology, management), 2010, no. 6. P. 4-17.
7. Fokin A.I., Alyabieva G.N., Fahrina M.V. Us-pehi sovremennogo estestvoznaniya (Successes of contemporary natural sciences), 2009, no. 6. P. 83-87.
8. Shalikovsky A.V., Bronnikov E.S., Kurganovich N.A. Kulaginskie chteniya (Kulagin readings): mater. IX Intern. Conf. Chita: ChitGU, 2009. P. 133135.
9. Shalikovsky A.V. Vodnoe hozyaystvo Rossii: problemy, tehnologii, upravlenie (Water management in Russia: problems, technology, management), 2012, no. 2. P. 68-78.
10. Shalikovsky A.V. Vodnoe hozyaystvo Rossii: problemy, tehnologii, upravlenie (Water management in Russia: problems, technology, management), 2006, no. 4. P. 27-35.
11. Shalikovsky A.V., Kurganovich K.A. Vest. Zab.Gos. Univ. (Bulletin of Transbaikal State University), 2011, no. 11. P. 119-124.
Коротко об авторах_
Шаликовский А.В., канд. техн. наук, доцент, профессор каф. «Водное хозяйство и инженерная экология», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия [email protected]
Научные интересы: исследование водных ресурсов
Курганович Н.А., аспирант, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия [email protected]
Научные интересы: экологическое картографирование
_Briefly about the authors
A. Shalikovsky, candidate of technical sciences, associate professor, professor, Water Management and Engineering Ecology department, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: study of water resources
N. Kurganovich, postgraduate, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: ecological mapping
