CC BY
14
УДК 502.33(571.16) О.Г. Невидимова1, Е.П. Янкович2 1ИМКЭС СО РАН, Томск 2ТПУ, Томск
ПОДХОД К РАНЖИРОВАНИЮ ТЕРРИТОРИИ ПО СТЕПЕНИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
1 2 O.G. Nevidimova , E.P. Yankovich
1Institute of monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS (IMCES) 10/3 Academichesky Ave., Tomsk, 634055, Russian Federation
The Institute of Geology and Oil & Gas Industries, Tomsk Polytechnic University 30 Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russian Federation
THE APPROACH TO TERRITORY RANGING ON DEGREE OF SAFETY OF NATURE MANAGEMENT
In the article is shown the approach to territory ranging on degree of the nature management safety, based on definition of climatic and hydrological tension factors. Initial data were processed with use of GIS Technology.
Проблемы безопасности природопользования становятся в настоящее время объектом все большего внимания, определяя приоритеты при обосновании стратегии освоения территорий и экологических позиций выбора ключевых видов природопользования на любом уровне (глобальном, региональном и др.). Большое значение для регламентации развития того или иного вида природопользования имеют региональные аспекты экологической безопасности, когда учитывается уязвимость как природно-территориального комплекса, так и конкретного ландшафта или экосистемы.
В условиях изменения климата - одного из важнейших факторов, влияющих на освоение и развитие региона и определяющих уникальность его гидрометеорологических особенностей, - проблема безопасности природопользования приобрела острое звучание, особенно в регионах со сложными природно-климатическими условиями для развития почти всех видов природопользования.
Характерной в этом отношении является Томская область - классический пример региона интенсивного использования природных ресурсов, высокого сырьевого потенциала и суровых климатических условий. Так, разработка нефтяных месторождений, являющихся основой промышленности Томской области, осуществляется в условиях экстремальных температур воздуха, когда зимой температура опускается до -50 °С, а годовые амплитуды превышают 60°С [1].
Для целей районирования исследуемой территории по степени безопасности природопользования анализируются природные факторы, связанные с климатическими и гидрологическими условиями территории. В основу исследования положены статистические данные за последний 30-летний
период по 21 метеостанции и 13 гидропостам, которые расположены в разных климатических и природных зонах Томской области.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи.
1. Из комплекса природных факторов выделялись те, которые могут быть опасными для исследуемого субъекта хозяйствования или вида деятельности и могут привести к деградации экосистемы; определялись источники, вид, структура и параметры опасных природных процессов. Анализ сформированной нами базы данных по опасным метеорологическим и гидрологическим явлениям Томской области позволил классифицировать основные опасности природного характера. Главными видами опасностей на территории Томской области являются ливневые осадки, гидрологические явления, лесные пожары, обусловленные природными факторами, повторяемость случаев с бурными и эрозионноопасными ветрами, низкие температуры, в том числе поздневесенние и раннеосенние заморозки, дефицит осадков в южных районах области. По частоте проявления опасных природно-климатических событий область характеризуется как территория с умеренной опасностью - в различных районах области происходит от 110 до 165 опасных явлений в год.
В зависимости от видов опасных процессов посредством установления природных взаимосвязей и критериев определялись коэффициенты напряженности, характеризующие уязвимость территории. Для Томской области рассчитывались климатическая и гидрологическая напряженности. Определение коэффициентов напряженности позволяет проранжировать территорию области по степени безопасности природопользования.
2. Комплексный коэффициент напряженности климата [2] - жесткость климата выражается в процентах от максимально возможной напряженности и
коэффициент, соответствующий оценке по семи климатическим факторам: сила ветра (число дней в году со скоростью ветра 15 м/с и более); стока талых вод (условная среднесуточная интенсивность снеготаяния); колебание температур (максимальная амплитуда на поверхности почвы в апреле - период особой неустойчивости температурного режима); ливни (максимальное число дней в году с ливнями); воздействия гроз (максимальное количество гроз в году); засухи (максимальное количество дней в году с влажностью воздуха ниже 30 %); низкие температуры (максимальное число дней в году с температурой воздуха -35 °С и ниже). Каждому показателю, кроме показателя засухи, в зависимости от количественной характеристики присваивается коэффициент по шкале от 0,1 до 1. Показатели оценки опасности засух ранжированы от 0,1 до 0,55. Размерность этой шкалы определяется сравнительно высокой влажностью воздуха в условиях юго-востока Западной Сибири.
Результирующие показатели привязывались к местоположению метеостанций. Для получения региональной оценки вариабельности того или
рассчитывается следующим образом ЫС. = /
2Х х10
7
где П
иного показателя его значения интерполировались с использованием инструментов дополнительного модуля ArcGIS Spatial Analyst. Выполнение пространственной интерполяции проводилось без учета геоморфологических факторов, то есть результирующие данные использовались «как есть». Полученные результаты позволили выявить ряд особенностей климатических условий Томской области и дать пространственную оценку жесткости климата (рис. 1).
Рис. 1. Ранжирование территории по климатической напряженности
В частности, было выявлено, что к районам с высоким показателем жесткости климата относятся не только север Томской области, так и юго-западная часть области. На севере основные опасности обусловлены температурным фоном. На юге главными лимитирующими факторами являются дефицит осадков в различные периоды вегетации, интенсивность снеготаяния, вызывающая ливневую эрозию (оврагообразование), плоскостной смыв, подтопление хозяйственных объектов талыми водами.
Обращает на себя внимание довольно низкое значение коэффициента напряженности в центральной части области. Можно предположить, что такое относительное «смягчение» климата является результатом совокупного влияния крупных рек области (Обь, Кеть, Чулым) на данную территорию, оказывающих «отепляющий» эффект [3], который обуславливает, в том числе и отсутствие резких колебаний температур в вегетационный период, и меньшую опасность ветровой эрозии.
3. В общей структуре природных опасностей одно из ведущих место занимают гидрологические явления. В Томской области автомобильная и
железнодорожная сети развиты относительно слабо, что является основной причиной зависимости различных видов хозяйствования от речного транспорта и продолжительности навигационного периода. Поэтому гидрологические условия оказывают значительное влияние на особенности природопользования в Томской области. Гидрологическая напряженность рассчитывается по 5
формуле Ма = / 5, в которой учитываются количественные характеристики
7=1
5 гидрологических факторов: низкий уровень воды в реке (максимальное количество дней в году с низким уровнем); ледовые явления (комплексный показатель, в котором учитываются продолжительность ледоходов, продолжительность ледостава и ранее начало ледовых явлений); высокий уровень воды (максимальная продолжительность стояния высоких вод, дней в году); сток наносов (объем перемещаемых наносов), а также сток талых вод. Коэффициенты (шкала от 0,1 до 1), соотнесенные с каждым фактором, отражают роль этого фактора в возникновении опасных ситуаций.
Особенности пространственного распределения гидрологической напряженности на территории Томской области показаны на рис. 2.
Рис. 2. Ранжирование территории по гидрологической напряженности
Для Оби основным фактором в структуре гидрологических явлений является объем стока наносов, рост которого ведет к увеличению интенсивности эрозионно-аккумулятивного процесса и деформаций русла реки, его переформированию и, следовательно, к возрастанию таких видов возможной опасности как снижение противоэрозионной устойчивости
береговых склонов, интенсификация склоновых процессов и т. д. Для таких крупных притоков Оби как Томь, Чулым, Кеть существенными факторами в формировании напряженности становятся продолжительность стояния высоких вод и интенсивность поступления талых вод, когда возможно затопление пониженных участков местности, сельхозугодий и полей, повреждение транспортных объектов. Для средних и небольших притоков (Чузик, Тым) значительный вклад в гидрологическую напряженность вносят ледовые явления и низкий уровень воды. Такое явление как раннее образование ледостава обеспечивает смещение предельных навигационных сроков. Значительная неравномерность стока на небольших реках приводит к тому, что критические уровни, ниже которых нарушаются условия судоходства, на некоторых реках могут наблюдаться почти ежегодно в течение 2 или даже 4 месяцев. Что и обеспечивает высокий уровень опасности данного гидрологического явления.
Мозаичность оценок по реке Обь обусловлена неоднородностью влияния таких факторов как интенсивность поступления талых вод (южные районы), колебания объема стока наносов: некоторое снижение (Колпашевский район) и увеличение в зонах влияния и районах впадения рек Васюган, Парабель.
Таким образом, полученные результаты позволяют уточнить общие оценки вариабельности климатических и гидрологических условий для Томской области и, на фактическом материале с использованием ArcGIS проранжировать территорию области по степени климатической и гидрологической напряженности. Полученные результаты послужат основой для районирования территории области по степени безопасности природопользования и в тех случаях, когда необходимо учитывать другие факторы, оказывающие влияние на экологическую безопасность территории. Выделение территорий с большей или меньшей степенью опасности природных процессов необходимо для планирования новых видов природопользования и для реализации плана мер, направленных на снижение социальных и экономических ущербов. Выполнение такой задачи возможно только с использованием современных геоинформационных технологий.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Евсеева Н.С. География Томской области. Природные условия и ресурсы / Н.С. Евсеева. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 2001. - 223 с.
2. Майорова Л.П., Нарбут Н.А., Зархина Е.С., Сохина Э.М. Ранжирование территории по экологической напряженности (на примере административных районов Хабаровского края). Метод. разработка. - Хабаровск: ДВО АН СССР, 1990. - 39 с.
3. Природные ресурсы Томской области / А.Г. Дюкарев, Ю.А. Львов, В.А. Хмелев. Отв. ред. И.М. Гаджиев, А.А. Земцов. - Новосибирск: Наука, 1991. - 175 с.
© О.Г. Невидимова, Е.П. Янкович, 2009
