CC BY
20
УДК 911:528.9
В.П. Богачев
ПРИМЕНЕНИЕ КАРТ В ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННОМ ПЛАНИРОВАНИИ ТЕРРИТОРИИ
(НА ПРИМЕРЕ ВНУТРИКОНТИНЕНТАЛЬНЫХ ДЕЛЬТ)
На примере оценки экологического потенциала дельт рассмотрены возможности использования методов эколого-географического картографирования. Предложена новая методика территориально-дифференцированной оценки экологического потенциала, предполагающая совместное использование изолинейного моделирования и метода взвешенных баллов.
The article examines possibilities of ecological and geographical mappings using deltas' ecological potential as an example. A new method of regionally differentiated ecological potential evaluation is proposed. The method presupposes joint use of the isoline modeling method and the method of weighed points.
Пространственное планирование хозяйственной деятельности с установлением экологических ограничений для хозяйственной деятельности требует применения современных методик анализа. Перспективно для этой цели использование методов эколого-географического картографирования и моделирования.
Внутриконтинентальные дельты — уникальные природные объекты пустынной зоны умеренного пояса. Здесь функционируют, развиваются и взаимодействуют между собой пустынные и луговые ландшафты. В дельтах отчетливо проявляется противоречие между их высоким природным потенциалом и ранимостью экосистем. Дельты — области конечного стока рек, которые испытывают все возрастающую антропогенную нагрузку. При сокращении стока, загрязнении природных сред значительно понижается их экологический потенциал, т. е. их способность обеспечивать потребности живого вещества в первичных средствах существования: воздухе, воде, пище, свете, тепле. Сокращение экологического потенциала сопровождается множественными нарушениями механизмов организованности дельты, ухудшением условий обитания живых организмов, ростом заболеваемости населения. В связи с этим возникает необходимость разработки научно обоснованных мероприятий по сохранению и восстановлению экологического потенциала дельтовых территорий.
Зкологически ориентированное планирование, включая ландшафтное [1], предполагает проведение комплексной оценки состояния объекта (дельты) и субъекта (живого организма, в нашем случае человека), анализа причинно-следственных связей и знание закономерностей функционирования и развития системы «природа-общество». Существуют определенные методологические трудности: отсутствуют обобщающие, интегральные показатели качества природной среды дельт, недостаточно разработаны вопросы устойчивости, пространственно-временной изменчивости связей между компонентами дельт и их биотической составляющей. Методические трудности сопоставления огромного количества разнородных данных преодолеваются при эколого-географическом моделировании приведением картографической информации к соизмеримому виду. Для этой цели возможно применение двух взаимно дополняющих подходов — ландшафтного и синтетического. В данной статье обсуждается второй подход, основанный на концепции реальных и условных полей в изолинейном моделировании [2; 3].
Примером эффективности применения изолинейных моделей для планирования гидротехнических мероприятий по перераспределению стока и обводнению территорий может служить карта гипсометрической трендовой поверхности дельты реки Или (рис. 1).
ш
Рис. 1. Карта гипсометрической трендовой поверхности дельты реки Или (фрагмент): 1 — реки, 2 — средние
(сглаженные) значения высот, м абс.
Рельеф дельт очень изменчив в силу пространственной изменчивости факторов его формирования. Он Представляет собой мозаику чередующихся форм: прирусловых валов, замкнутых понижений, пойм и стариц. Проектировщику трудно выявить по исходным топографическим картам общие пространственные закономерности изменения рельефа, столь необходимые для принятия стратегических решений. Найти возможные пути миграции поверхностного стока позволяют карты гипсометрической трендовой поверхности дельты, отображающие мезорельеф в виде условных полей высот (М 1:100 000). Стоку воды энергетически «не выгодно» поступать в области мезоповышений рельефа, и поэтому основная его часть устремляется по мезопонижению, отчетливо прослеживаемому в центральной части карты (протока Ир). Становится очевидным бесперспективность принятого ранее гидротехниками решения направить сток в старое русло протоки Жидели [4], находящееся на мезоповышении в северо-восточной части дельты.
В нижнем течении реки Сырдарьи участились периодические затопления областного центра — Кызыл-Орды. Предпринимаются различные меры, финансируются проекты по очистке русла, увеличению пропускной способности гидротехнических сооружений. Анализ карты гипсометрической трендовой поверхности Кзыл-Ординской области (М 1:500 000) свидетельствует о других причинах подтопления Кызыл-Орды. Выясняется, что город расположен на выровненной поверхности участка древней дельты Сырдарьи, и в результате потери энергии стока происходит отложение взвешенных наносов в русле реки. Укрупнение фракционного состава наносов после зарегулирования стока Чардарьинским водохранилищем только ускорило процесс заиления русла и интенсивность разливов реки. Предпринимаемые меры по очистке русла в
http://el i brary. ru/download/el i brary_9508253_58883340. htm 1/4
айоне Кызыл-Орды безуспешны, поскольку не учитывают геоморфологических особенностей территории и аланса взвешенных наносов в нижнем течении Сырдарьи. Необходимо изменить подход к проектированию гидротехнических сооружений, положив в его основу представления о динамическом состоянии вмещающего ландшафта.
Анализ карт локальных отклонений высот от трендовой поверхности (рис. 2) позволяет выяснить закономерности локального перераспределения стока, помогает составить прогноз обводненности территорий и выработать меры по предотвращению затопления населенных пунктов или сельскохозяйственных угодий. Кроме того, удается выделить территории с разным характером миграции загрязняющих веществ. Наиболее интенсивного накопления загрязняющих веществ следует ожидать в локальных понижениях на фоне мезопонижений рельефа, а минимального — в локальных повышениях на мезоповышениях рельефа.
к
Е 2
и:
Рис. 2. Карта локальных отклонений высот от гипсометрической трендовой поверхности дельты реки Или (фрагмент)
Эколого-географическое картографирование основано на системе подходов к исследуемым объектам. В соответствии с системным подходом дельта реки Сырдарьи рассматривается как мезогеосистема — замыкающая часть макрогеосистемы «Бассейн Аральского моря». Такое представление позволяет разрабатывать меры по устранению не только следствий, но и первопричин ухудшения экологической обстановки в Приаралье.
С расположенными выше геосистемами дельта связана консолидированным потоком речных вод, со смежными пустынными — ослабленным фронтальным потоком грунтовых вод и коллекторно-дренажным стоком, с Аральским морем — поверхностным и очень слабым подземным стоком. Главная причина обострения экологической ситуации в дельте заключается в нехватке водных ресурсов и снижении их качества [5]. Развитие орошения в водосборной части бассейна и строительство Чардарьинского гидроузла привели к существенному уменьшению стока и загрязнению воды, поступающей в низовья. Интенсивное использование в сельском хозяйстве химических удобрений и пестицидов, постоянно увеличивающийся объем сточных и коллекторно-дренажных вод привели к значительному ухудшению качества поверхностных и подземных вод в дельте. На протяжении последних лет наблюдаются высокие концентрации тяжелых металлов, ядохимикатов и других токсичных веществ в речной воде. Их значения постоянно увеличиваются и у многих поллютантов превышают предельно допустимые концентрации. Отмечается также повышение уровня бактериологического загрязнения речной воды, что приводит к росту среди населения инфекционных болезней.
При комплексно-проблемном подходе дельта рассматривается как совокупность взаимосвязанных геосистем разного структурного уровня, каждая из которых характеризуется набором проблемных ситуаций. Пространственно-временной анализ и синтез геосистем позволяет сохранить целостность объекта исследования и выделить приоритетные проблемы, требующие первоочередного решения. Степень изменения состояния дельты и, соответственно, экологической обстановки во многом зависит от уровня хозяйственной освоенности территории. Современная дельта Сырдарьи, как и большинство дельт аридной зоны, используется в сельскохозяйственном производстве, рыбоводстве и охотничьем хозяйстве. Другие показатели, такие как плотность населения и сеть населенных пунктов, играют в изменении состояния дельты меньшую роль, чем гидрографический фактор. Они описывают характер концентрации и взаимодействия территориальных сгустков населения, что важно учитывать при медико-географической оценке экологического потенциала.
Для интегральной оценки уровня хозяйственной освоенности территории предлагается применять следующие социально-экономические показатели: вид использования территории, густота гидрографической и/или ирригационной сети и покрытость территории различными типами угодий (доли площадей каждого типа к площади всей территории). На построенной методом скользящего среднего карте густоты гидрографической сети современной дельты Сырдарьи выделяются мозаичные участки повышенной (более
1,0 км/км2), средней и пониженной (менее 0,5 км/км2) плотности водных объектов.
Для уточнения степени освоенности территории был использован другой показатель функционирования — покрытость (термин В.А. Червякова) территории различными типами угодий. Учитывая зерновую специализацию хозяйств и ведущую роль водного фактора в их функционировании, построена карта покрытости территории орошаемыми пашнями.
Карта густоты гидрографической сети использована и для определения вероятного уровня загрязненности дельтовой гидросети (ДГС) токсичными элементами. В этом случае показатель плотности в сочетании с показателями химического стока позволяет оценить в первом приближении энерго- и массообмен между общественным производством и природой. Из группы энергетических показателей, отражающих интенсивность функционирования элементов геосистем, целесообразно использовать модуль техногенного геохимического давления [6]. В дельте его можно выразить через объем поступающих на конкретный участок территории загрязняющих веществ. Общее количество поступающих в пределы современной дельты Сырдарьи поллютантов распределяется в ней в соответствии с густотой гидрографической сети и покрытостью орошаемыми пашнями. Последующее перераспределение и аккумуляция загрязняющих веществ происходит в соответствии с рельефом и гидрогеологическими условиями территории.
Ийр://е1 i Ьгагу. шЛ^п1оа<^е! i Ьгагу_9508253_58883340. Мт
2/4
Анализ карт трендовой гипсометрической поверхности и локальных отклонений высот дельты Сырдарьи позволил установить ареалы накопления загрязняющих веществ в дельте. Таким образом, на основе приведенных выше данных и картографических материалов можно в первом приближении дать интегральную оценку степени антропогенных воздействий на экосистемы дельты. Такая оценка важна для выделения дельтовых подсистем (зон окружающей человека среды) с различным уровнем изменения экологического потенциала. Картографическое отображение таких подсистем обеспечивает наглядное представление о локализации зон повышенной антропогенной нагрузки на экосистемы дельты.
При формировании системы планирования развития территорий с преобладанием идей изменений и конструирования важно иметь территориально дифференцированную оценку связей между свойствами окружающей среды и социально-экономическими условиями существования человека. Решение данной задачи возможно благодаря применению разработанной методики комплексной балльной оценки экологического потенциала (ЭП) дельт, основанной на совместном использовании изолинейного моделирования и метода взвешенных баллов [7]. Предлагаемая методика позволяет на основе серии изолинейных карт связи (изокоррелят) перечисленных выше факторов с конкретным индикатором экологического потенциала (тест-объектом) устанавливать дифференцированную по территории характеристику доли участия факторов в экологическом потенциале и одновременно остроту проявления ключевых экологических проблем. В отличие от существующих методик, совместное применение методов пространственного и факторного анализа позволяет избавиться от информационного шума и выделить районы с общностью связей между признаками.
Экологический потенциал очень динамичен в связи с изменчивостью во времени показателей состояния человека и условий среды обитания. Выявление закономерностей пространственно-временной изменчивости ЭП требует привлечения нетрадиционных методов анализа, в частности центрографического [8; 9].
Оценка ЭП зависит от вида живого организма, по отношению к которому он определяется. Если в центре внимания находится человек, то дельта рассматривается как место проживания населения, а в качестве индикатора экологического потенциала могут использоваться показатели состояния здоровья. При медико-географической оценке экологического потенциала дельты набор вовлекаемых в анализ показателей зависит от того, какая заболеваемость выбрана в качестве его индикатора. Так, произошедшие за последние десятилетия изменения химических, физических и биологических факторов в наземных экосистемах Приаралья оказали влияние на различные показатели состояния здоровья и уровень заболеваемости населения. В пределах современной дельты Сырдарьи сформировалась техногенная биогеохимическая провинция — территория, в пределах которой происходят изменения среды обитания человека, с аномальным набором биологически активных веществ, обусловливающих биохимические аномалии с развитием патологических процессов в организме (технобиогеомы — по М.А. Глазовской). Ввиду комплексного воздействия и своеобразия набора множества факторов, характерного для конечной области стока, ее можно назвать дельтовой технобиогеомой. С ухудшением качества природной среды происходит значительный рост болезней эндокринной и мочеполовой систем, органов пищеварения, крови и кроветворных органов, системы кровообращения, онкозаболеваний. Интенсивные показатели многих заболеваний могут быть положены в основу оценки экологического потенциала ДГС и его изменений, т. е. быть приняты в качестве его индикаторов. По данным официальной статистики, для Казалинского района характерны высокая заболеваемость инфекционными и паразитарными болезнями (особенно среди детей до 14 лет), рост болезней нервной системы и органов чувств, органов дыхания. Данные активных медицинских обследований свидетельствуют о широком распространении в регионе инфекционных заболеваний с фекально-оральным механизмом передачи.
Поскольку ведущим фактором в функционировании дельты является гидрометеорологический, то наиболее показательными при медико-географической оценке ЭП будут инфекционные болезни и онкозаболевания. Исследования разных авторов показали, что в Казалинском районе заболеваемость брюшным тифом и паратифом с 1973 г. за 10 лет возросла в 13,5 раз и остается высокой до настоящего времени. Компенсационная емкость дельты резко сократилась, и бактериологические загрязнители стали более интенсивно вовлекаться в кругооборот экосистем. Сопряженный анализ карт заболеваемости брюшным тифом с картами природных и социально-экономических показателей свидетельствует о достаточно тесной связи между отображенными на них явлениями. Отмечается рост заболеваемости населения по мере увеличения густоты речной сети. Этот противоречивый факт объясняется возрастанием токсичной нагрузки загрязненных поверхностных вод на экосистемы. Качество воды не удовлетворяет требованиям питьевого водоснабжения. Невысокие значения коэффициентов корреляции между заболеваемостью брюшным тифом и природными факторами (от 0,4 до 0,7) подтверждают преобладающее влияние социально-бытовых факторов на развитие этой болезни. Более тесная связь между уровнем загрязненности территории дельты и заболеваемостью населения выявляется для онкозаболеваний.
Из сравнения карты заболеваемости населения раком пищевода с картами факторов видно, что наиболее высокие уровни заболеваемости совпадают с очагами накопления цинка, бенз(а)пирена и других канцерогенных веществ, поступающих в дельту с речной водой. Небольшая глубина залегания регионального водоупора и, соответственно, незначительная мощность аллювиальных отложений в современной дельте Сырдарьи (от 0 до 15 м) обусловливает интенсивное вовлечение набора токсичных элементов в кругооборот экосистем, в том числе по пищевой цепи: вода — почва — растения — живой организм (человек). Этим объясняется более высокий уровень заболеваемости населения раком пищевода и другими болезнями в современной дельте Сырдарьи (от 22 до 135 о/оооо) по сравнению с древней (Кзылординской) дельтой (от 14 до 117 о/ оооо). В пределах конкретной ДГС наиболее опасными являются периферийные части дельт, участки геохимических барьеров и наибольшей антропогенной нагрузки.
Эколого-географическое картографирование позволяет получить обоснованные оценки природных условий и социальных последствий взаимодействия человека и природы. Сформулированные на основе применения этого картографирования рекомендации могут быть использованы для составления экологически ориентированных территориальных планов, содержащих цели устойчивого развития территорий и мероприятия по их достижению. В сочетании с территориальными и ландшафтными планами это позволит выработать программу действий по сохранению экологического потенциала природы, преодолению вредных воздействий и предупреждению возможных новых угроз для ландшафтов. Оценка и прогноз экологического потенциала требуют широкого обмена информацией и анализа решений. Поэтому необходимо создание геоинформационных систем для мониторинга состояния геосистем разного структурного уровня.
Список литературы
1. Ландшафтное планирование: инструменты и опыт применения. Иркутск, 2005.
2. Червяков В.А. Концепция поля в современной картографии. Новосибирск, 1978.
3. Червяков В.А. Роль современной картографии в становлении и развитии общегеографической морфометрии / / География и природные ресурсы. 1990. № 2. С. 120 — 126.
4. Джаналиева Г.М, Богачев В.П. Ландшафты современной дельты реки Или. Алма-Ата, 1992.
5. Баекешев А.Ш., Богачев В.П. Деградация экосистем Приаралья и качество воды / / Вестник КазГу. Сер. Экология. 1997. № 3. С. 88 — 93.
6. Глазовский Н.Ф. Техногенная миграция азота, фосфора, калия и серы на территории СССР / / Вестник МГу. Сер. География. 1976. № 4. С. 32—44.
http://el i br ary. ru/download/el i еrary_9508253_5888334a htm 3/4
7. Богачев В.П. Методические указания по курсу «Количественные методы в физико-географических исследованиях». Алма-Ата, 1993.
8. Полян П.М., Трейвиш А. И. Центрографический метод исследования территориальных структур: проблемы развития и применения // Изв. АН СССР. Сер. География. 1990. N 2. С. 92 — 105.
9. Аубакиров С.А., Богачев В.П. Медико-географическая оценка экологического потенциала ландшафта / / Ресурсно-экологическое картографирование Сибири. Иркутск, 1993. С. 15.
Об авторе
В.П. Богачев — канд. сельхоз. наук, доц., РГУ им. И. Канта, vpbogachev@maiL ги
Ийр://е1 i Ьгагу. гиЛ^«п1оас</е1 i Ьгагу_9508253_58883340. Мт
4/4
