CC BY
27
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 9(40) ■ Часть 3 • Октябрь
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ / GEOGRAPHY
Кирейчева Л.В.1, Козыкеева А.Т.2, Даулетбай С.Д.3
1 Доктор технических наук,
Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н.Костякова, 2доктор технических наук, Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, г. Тараз, Казахстан 3доктарант, Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, г. Тараз, Казахстан ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВОДОСБОРОВ В БАССЕЙНЕ РЕКИ ШУ ПРИ ИХ КОМПЛЕКСНОМ ОБУСТРОЙСТВЕ
Аннотация
На основе систематизации и анализа информационно-аналитических материалов о формировании и функционировании ландшафтов и агроландшафтов определены коэффициенты экологической стабильности и устойчивости техноприродных систем водосбора в бассейне реки Шу и даны рекомендации по повышению природноресурсного потенциала.
Ключевые слова: система, оценка, анализ, бассейн, водосбор, ландшафт, агроландшафт, экология, устойчивость, стабильность.
Kireycheva L.V.1, Kozykeeva A.T. 2, Dauletbay S.D.3
1PhD in Engineering, All-Russian Research Institute for Hydraulic Engineering and Reclamation named after A.N. Kostyakov, Moscow, Russia 2PhD in Engineering, Tarazskii State University named after M.H. Dulati, Taraz, Kazakhstan 3doctoral student, Tarazskii State University named after M.H. Dulati, Taraz, Kazakhstan ESTIMATION OF THE ENVIRONMENTAL SUSTAINABILITY OF THE RIVER SHU WATERSHED AT ITS
INTEGRATED ENGINEERING
Abstract
Coefficients on environmental sustainability of antropogenic-natural systems within the river Shu watershed are determined on the base of systematization and analysis of informative-analytical materials, as well as recommendations on increasing of natural-resource potential are given.
Keywords: system, estimation, analysis, watershed, landscape, agricultural landscape, ecology, sustainability, stability.
Актуальность. При проведении антропогенной деятельности необходимо по возможности не нарушать равновесие естественных природных процессов, которые регулируют энергетический обмен с окружающей средой. Экологическое равновесие - это баланс всех компонентов ландшафта и естественных процессов, что обеспечивает эволюционное развитие системы природопользования [1]. Критериями природной устойчивости ландшафта являются «высокая организованность, интенсивное функционирование и сбалансированность функций геосистем, включая биологическую продуктивность и возобновимость растительного покрова» [2]. Рассматривая вопросы оптимизации агроэкосистем и агроландшафтов, очень важно располагать методами их комплексной характеристики и системой количественных оценок [3].
Цель исследований. Оценка экологической устойчивости водосборов в бассейне реки Шу при их комплексной обустройстве.
Методика исследований. Для оценки степени экологической устойчивости ландшафта использован известный метод определения коэффициента экологической стабилизации ландшафта (Кэог), основанный на соотношении площадей, занятых различными элементами ландшафта, положительного или отрицательного воздействующих их на природную среду.
n m
Коэффициент экологической стабилизации выражается соотношением [3]: Кэсл Fcm / ^Лнст , где Fcm -
i=1 i=1
площади, оказывающими положительное влияние на ландшафт); FHcm - площади, занимаемые деградированными элементами ландшафта. С помощью рассчитанных значений Кхл ,оценку устойчивости ландшафта можно
производить по следующей шкале: нестабильный, с ярко выраженной нестабильностью (Кэа1 < 0.50); нестабильный (KXR = 0.51 -1.00); устойчиво стабильный (Кжл = 1.01 - 3.00); стабильный (КЭО! = 3.01 - 4.50); стабильный, с ярко выраженной стабильностью (КЭО! > 4.50 )[4].
Для оценки экологической устойчивости ландшафта можно также использовать коэффициент экологической устойчивости ( К ), учитывающий структуры биотических и абиотических элементов ландшафтов, их экологическую
1 n
значимость определяется по формуле[5]: Кэу =— ^ f • Кэз • Кгм , где F - площадь природных и техноприродных
F i=1
систем (водосбора); f - площадь i -того угодья; Кэз - коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотехнических элементов, К - коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа (принимается равным 1.0 для стабильного и 0.70 - для нестабильного рельефа) [4]. Урбанизированные территории резко уменьшают экологическую стабильность водосбора, поэтому для них коэффициент стабильности принимается отрицательным и ориентировочно равным (- 1.00). С помощью полученного таким способом значения можно оценить устойчивость исследуемого ландшафта по следующей классификации: «нестабильная территория
23
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 9(40) ■ Часть 3 • Октябрь
( Ку < 0.33); мало стабильная (Кэу = 0.34 - 0.50); средне стабильная (Кэу = 0.51 - 0.66); стабильная территория (Кэу > 0.66)» [4].
Результаты исследования и обсуждения. Выполненный анализ состояния сельскохозяйственных и мелиорированных земель в бассейне реки Шу показал, что в настоящее время наблюдается широкомасштабное развитие деградационных процессов, вследствие чего уменьшается объем сельскохозяйственной продукции и понижается экологическая устойчивость агроландшафтов [7 -9]. Нами была поставлена задача оценить экологическую устойчивость территории водосборов бассейна реки Шу по коэффициентам К^ и Кэу . Для этого были определены
площади всех земельных угодий исследуемых водосборов бассейна реки Шуи и для каждой площади рассчитаны соответствующие коэффициенты (таблица 1).
Таблица 1 - Оценка экологической устойчивости территории водосборов бассейна реки Шу
Показатели Площадь, тыс. га
Кыргызстан Казахстан, Жамбылская область
Меркенски й Т. Рыскулов Кордайский Шуский Мойынкум ский
1 2 3 4 5 6 7
Пашня fi - 92.31 160.42 113.27 118.49 -
Кз - 0.14 0.14 0.14 0.14 -
Кэу 12.92 22.45 15.86 16.59 -
Орошаемые земли fi 289.9 23.26 10.42 38.89 32.94 8.41
Кз 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
Кэу 144.95 11.63 5.21 19.45 26.19 4.21
Многолетние насаждения f 7.34 1.63 0.20 1.16 0.35 0.31
Кт 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43
Кэу 3.16 0.70 0.09 0.50 0.15 0.13
Залежи f - 1.92 0.20 1.17 17.95 0.30
Кэз 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62
Ку - 1.19 0.12 0.73 11.13 0.19
Сенокосы f 86.2 7.93 19.77 11.73 5.50 58.38
Кт 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68
Кэу 58.62 5.39 13.44 7.98 3.74 39.70
Пастбища f 1682.0 44.02 29.76 128.34 106.03 273.07
Кз 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68
Ку 1143.8 29.93 20.23 87.27 72.10 185.69
Обводненные пастбища f - 464.40 597.16 318.94 457.29 1445.41
Кт 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68
Кэу - 315.79 406.07 216.88 310.95 982.88
Сельскохозяйственные угодья 2065.4 633.84 817.75 612.34 738.20 1784.57
Общая площадь 3580.0 710.0 1050.0 897.3 1200.0 5040.0
n Ё f • Кэз • Км i=1 1350.5 377.55 447.38 348.67 440.85 1212.8
Кэу 0.377 0.531 0.426 0.388 0.367 0.240
F нет 1514.6 76.16 232.25 284.96 461.8 3255.43
К vэсл 1.364 9.322 3.521 2.149 1.598 0.548
Степень экологической устойчивости ( Ку ) низкая средняя низкая низкая низкая очень низкая
Степень экологической стабильности ( К с, ) устойчиво стабильная стабильная стабильная устойчиво стабильная устойчиво стабильная нестабиль- ная
24
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 9(40) ■ Часть 3 • Октябрь
Из таблицы видно, что по степени экологической устойчивости (K ) территория Меркенского района
Жамбылской области Республики Казахстан относится к средней (K = 0531), а районы Т. Рыскулова (K = 0.426),
Кордайский (K = 0.388) и Шуйский районы (K = 0.367), а также территория Кыргызской Республики
(K3y = 0.377) - низкой степени устойчивости, территория Мойынкумского района (K^ = 0.240) - очень низкой
экологической устойчивости. При этом по степени экологической стабильности территории Меркенского района и района Т. Рыскулова Жамбылской области Республики Казахстан относятся к экологической стабильным, а Мойынкумский район - экологической нестабильным, Кордайский и Шуский) районы, а также территория Кыргызстана - экологической устойчиво стабильным.
Одним из важных показателей устойчивости ландшафтных комплексов является соотношение отдельных элементов территории водосборов.
Следует отметить, что в республики Кыргыстан доля сельскохозяйственных угодий составляет в бассейне реки Шу 58%, а в республике Казахстан 52%. Однако, в Кыргызстане пастбища занимают 80% от сельхозугодий и пашня отсутствует, а в республике Казахстан обводненные пастбища составляют около 72% , пашня 10,5%, то есть антропогенная нагрузка выше. Очень маленький процент в обеих республиках составляют многолетние насаждения, залежи и сенокосы не более 2-3%, которые являются экологическим каркасом. Несоблюдение соотношения биотических и абиотических элементов ландшафта определяет низкую степень экологической устойчивости. Практически для всех районов Жамбылской области Республики Казахстан и территории Кыргыстана, расположенных в бассейне реки Шу, требуется разработка мер по оптимизации их экологической инфраструктуры и проведению природоохранных мероприятий. Оптимизация экологической инфраструктуры водосборов бассейна реки Шу сводится к объединению различных типов агроэкосистем, урочищ и фаций в гомогенные по утилитарно -экологическим функциям группы: увеличение площадей экологического каркаса, восстановление естественных ценозов на пастбищах; улучшение видового состава растительности на сенокосах; формирование специальных мелиоративных севооборотов на орошаемых землях, включая многолетние и однолетние травы; увеличение доли многолетних насаждений.
Кроме того, требуется восстановление обводненности территории близко к естественному фону данного ландшафтного образования путем сохранения и поддержания природно-обусловленного уровня гидрогеохимического режима поверхностных и грунтовых вод.
Заключение. Таким образом, при рассмотрении условий оптимизации структуры ландшафтов в бассейне реки Шу интерес представляет соотношение площадей естественных и преобразованных экосистем. Согласно Реймерсу Н. Ф. экологическое равновесие наблюдается, когда процентное соотношение между естественных и преобразованных экосистем составляет 60:40 [10]. Поэтому оптимизация структуры сельскохозяйственных угодий ландшафтных систем водосбора бассейна реки Шу должна базироваться на эколого-ландшафтном подходе, включающем принципы зональности, адаптивности, экологической устойчивости, социально-экономической эффективности и целесообразности использования природно-ресурсных потенциалов региона.
Литература
1. Романова Э.П. Современные ландшафты Европы - Изд. МГУ, 1997 -С. 311
2. Голованов А.И., Кожанов Е.С., Сухарев Ю.И. Ландшафтоведение М.: «Колосс», 2005. - С. 215
3. Клементова Е., Гейниге В. Оценка экологической устойчивости сельскохозяйственных ландшафтов // Мелиорация и водное хозяйство. - 1995.- №5. - С. 33-34.
4. Агроэкология: методология, технология, экономика. - М.: Колосс, 2004. - 400 с.
5. Глазовский М.А. Методологические основы оценки эколого-геохими-ческой устойчивости почв к техногенным воздействиям. - М., 1997. - 102 с.
6. Кирейчева Л.В., Козыкеева А.Т., Даулетбай С.Д. Оценка антропогенной нагрузки в бассейне реки Шу // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). - Москва. - 2014.- №8. Ч. 5. - С. 72-75.
7. Козыкеева А.Т., Иванова Н.И., Койбагарова К.Б., Даулетбай С.Д. Оценка техногенной нагрузки на водосборный бассейн трансграничной реки Шу // Материалы международной научно-практической конференции «Техносферная безопасность: наука и практика». - Бишкек, 2015. - С. 93-95.
8. Мустафаев Ж.С., Козыкеева А.Т., Мустафаев К.Ж., Даулетбай С.Д. Моделирование функционирования водосборов бассейна реки Шу при комплексном обустройстве // Гидрометеорология и экология. - 2014. - №2. -С. 111-122.
9. Козыкеева А.Т., Даулетбай С.Д. Оценка анорлогенной нагрузки на водосборную территорию трансграничного бассейна рек Шу // Труды международной научно-практической конференций «Ауеззовские чтения-13: «Нурлы жол»-стратегический шаг на пути индустриально-инновационного и социально-экономического развития страны. -Шымкент, 2015. - С. 57-62.
10. Реймерс Н.Ф. Природопользование. - М.: Мысль, 1990. - 637 с.
References
1. Romanova Je.P. Sovremennye landshafty Evropy - Izd. MGU, 1997 -S. 311
2. Golovanov A.I., Kozhanov E.S., Suharev Ju.I. Landshaftovedenie M.: «Koloss», 2005. - S. 215
3. Klementova E., Gejnige V. Ocenka jekologicheskoj ustojchivosti sel'-skohozjajstvennyh landshaftov // Melioracija i vodnoe hozjajstvo. - 1995.- №5. - S. 33-34.
4. Agrojekologija: metodologija, tehnologija, jekonomika. - M.: Koloss, 2004. - 400 s.
5. Glazovskij M.A. Metodologicheskie osnovy ocenki jekologo-geohimi-cheskoj ustojchivosti pochv k tehnogennym vozdejstvijam. - M., 1997. - 102 s.
25
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 9(40) ■ Часть 3 • Октябрь
6. Kirejcheva L.V., Kozykeeva A.T., Dauletbaj S.D. Ocenka antropogennoj nagruzki v bassejne reki Shu // Evrazijskij Sojuz Uchenyh (ESU). - Moskva. - 2014.- №8. Ch. 5. - S. 72-75.
7. Kozykeeva A.T., Ivanova N.I., Kojbagarova K.B., Dauletbaj S.D. Ocenka tehnogennoj nagruzki na vodosbornyj bassejn transgranichnoj reki Shu // Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Tehnosfernaja bezopasnost': nauka i praktika». - Bishkek, 2015. - S. 93-95.
8. Mustafaev Zh.S., Kozykeeva A.T., Mustafaev K.Zh., Dauletbaj S.D. Modelirovanie funkcionirovanija vodosborov bassejna reki Shu pri kompleksnom obustrojstve // Gidrometeorologija i jekologija. - 2014. - №2. - S.111-122.
9. Kozykeeva A.T., Dauletbaj S.D. Ocenka anorlogennoj nagruzki na vodosbornuju territoriju transgranichnogo bassejna rek Shu // Trudy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencij «Auezzovskie chtenija-13: «Nyrly zhol»- strategicheskij shag na puti industrial'no-innovacionnogo i social'no-jekonomicheskogo razvitija strany.- Shymkent, 2015. - S. 57-62.
10. Rejmers N.F. Prirodopol'zovanie. - M.: Mysl', 1990. - 637 s.
ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ / GEOLOGY AND MINERALOGY
Дашко Р.Э.* 1, Зайдуллина Л. М.2
1 Доктор геолого-минералогических наук, 2аспирант,
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
ФОРМИРОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ РАЗРЕЗА ПОДЗЕМНОГО
ПРОСТРАНСТВА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
Аннотация
В статье приведены особенности верхней части инженерно-геологического разреза подземного пространства Санкт-Петербурга, где проложены трубы системы водоотведения с учетом факторов загрязнения грунтов и подземных вод различными органическими и неорганическими соединениями природного и техногенного генезиса. Особо выделена деятельность подземной микробиоты по отношению к конструкционным материалам (бетон и металлы).
Ключевые слова: песчано-глинистые грунты, подземное пространство, загрязнение, подземные воды, микроорганизмы, конструкционные материалы, биокоррозия.
Dashko R.E.1, Zaydullina L.M.2
:PhD in Geology and Mineralogy, postgraduate student,
National Mineral Resourses University «Mining»
FORMATION OF CORROSIVE ENVIRONMENT IN THE UPPER SECTION OF UNDERGROUND SPACE OF ST. PETERSBURG
Abstract
The article the features of the top of the engineering-geological section of the underground space of St. Petersburg, where the laid pipe water disposal system taking into account the factors of contamination of soils and groundwater with various organic and inorganic compounds of natural and anthropogenic origin are presented. The activities of the underground microbiota in relation to construction materials (concrete and metals) is highlighted.
Keywords: sandy-clayey soils, underground space, contamination, underground water, microorganisms, construction materials, biocorrosion.
Современные тенденции развития мегаполисов предполагают интенсивное освоение подземной среды с целью размещения коммуникаций различного назначения.
Подземное пространство Санкт-Петербурга представляет собой двухэтажное строение: фундамент и осадочный чехол. В разрезе последнего выделяют две толщи отложений - верхнюю и нижнюю.
В верхней толще подземного пространства Санкт-Петербурга были проложены системы водоотведения неглубокого заложения (обычно в зоне аэрации), водопроводные сети и теплоцентрали, а также канализационные коллекторы средней глубины заложения (60-70 годы XX века) [2].
Согласно архивным данным, в Санкт-Петербурге подземные трубопроводы начали укладывать еще при Петре I. Создавалась сеть водоотводных, укрепленных досками канав, проводимых вдоль улиц, в отдельных местах для стока воды прокладывались трубы.
В годы Первой мировой войны строились кирпичные и бетонные резервуары-коллекторы, бетонные трубы. Позже основным материалом для строительства канализационных труб служили чугун, сталь, керамика, имеющие различные сроки эксплуатации, не превышающие 50 лет. На сегодняшний день материал труб канализационных сетей и тоннельных коллекторов - в основном железобетон и бетон, реже черные металлы, при капитальном ремонте используются трубы из современных синтетических материалов. На основе постоянного контроля канализационных сетей, проводимого ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», определено, что 1200 км сетей находятся в неудовлетворительном состоянии и требуют незамедлительного ремонта, из них 130 км признаны находящимися в критическом состоянии, т.е. необходима их срочная замена.
Региональная канализационная система в Санкт-Петербурге, пройденная в 1935 г. в пределах исторического центра на Васильевском острове, представляет собой, в основном, трубопроводы неглубокого заложения (h<3 м), поэтому наибольший интерес для оценки эксплуатационной надежности инженерных коммуникаций представляют песчано-глинистые грунты верхней части разреза.
Обычно вмещающей средой систем водоотведения малой и средней глубины заложения служат относительно молодые четвертичные водонасыщенные песчано-глинистые отложения: техногенные грунты (tIV) - супеси и
26
