CC BY
46
УДК 622.85:622.33.012.3:550.814 © И.В. Зеньков, Б.Н. Нефедов, Е.В. Кирюшина, В.В. Заяц, 2018
Результаты дистанционного мониторинга экологического состояния земель, нарушенных разрезом «Коркинский»
Р01: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-9-99-101 -
ЗЕНЬКОВ Игорь Владимирович
Доктор техн. наук, Заслуженный эколог РФ, ведущий научный сотрудник Института вычислительных технологий СО РАН, профессор ФГБУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва», 660049, г. Красноярск, Россия, e-mail: zenkoviv@mail.ru
НЕФЕДОВ Борис Николаевич
Канд. техн. наук, директор филиала Института вычислительных технологий СО РАН, 630090, г. Новосибирск, Россия
КИРЮШИНА Елена Васильевна
Канд. техн. наук, доцент
ФГБУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, г. Красноярск, Россия
ЗАЯЦ Валентина Владимировна
Магистрант ФГБУ ВО «Сибирский государственный
аэрокосмический университет
им. академика М.Ф. Решетнёва»,
инженер Института
вычислительных технологий СО РАН,
630090, г. Новосибирск, Россия
В статье представлены результаты дистанционного мониторинга экологического состояния нарушенных земель при работе угольного разреза «Коркинский» на Южном Урале. На основе использования средств объективного контроля экологии нарушенных земель установлено практически 100%-е восстановление растительного покрова на территории внешнего породного отвала, что является приемлемым экологическим показателем.
Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, Южный Урал, угольный разрез «Коркинский», породные отвалы, нарушенные земли, растительные экосистемы, экологическая эффективность.
ВВЕДЕНИЕ
В Российской Федерации на территории Южного Урала открытым способом дорабатывают запасы бурого угля на Коркинском месторождении, расположенном в Челябинской области, в 20 км от областного центра г. Челябинска и в 600 м от г. Коркино. В настоящее время единственным предприятием, добывающим бурый энергетический уголь открытым способом на Урале, является разрез «Коркинский», производственная мощность по добыче угля которого в настоящее время находится на уровне 2,5-3 млн т в год. С 1934 г. образован горнопромышленный ландшафт в виде внешнего отвала и карьерной выемки глубиной 500 м. Через два-три года добыча угля будет полностью остановлена, поэтому, на наш взгляд, на объектах горнопромышленного ландшафта необходимо провести оценку экологического состояния с выявлением долговременных трендов в изменении площади самовосстанавливающейся растительной экосистемы.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Вопросы, касающиеся восстановления экологического баланса на территориях, нарушенных при ведении открытых горных работ, всегда волновали общественное сознание. Поэтому решению подобных вопросов в нашей стране и за рубежом в последние годы уделяется большое внимание. Оценке восстановления экологии на территориях с объектами горнодобывающей промышленности, решению экологических проблем посвящено множество работ, в том числе представленных в [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]. Но, несмотря на большой объем научных исследований, по-прежнему отсутствуют работы, посвященные экологии земель, нарушенных в ходе добычи угля на разрезе «Коркинский».
На конец отработки запасов угля карьер имеет размеры 2,5x3 км, а внешний породный отвал - 3x5 км. Вскрышные породы не размещают на внешнем отвале с конца 2010 г. С 2011 г. в выработанном пространстве организованы внутренние отвалы, в которых на почву отработанного угольного пласта размещают некондиционный уголь. Как показывают результаты космического мониторинга, на протяжении исследуемого периода (с 1990 по 2016 г.) площади карьера и отвала не изменились.
С начала 1990-х гг. растительная экосистема на территории внешнего отвала формируется в условиях, когда в его центральной и южной частях производится отсыпка вскрыши, а в остальных его секторах эти работы полностью остановлены. Аналогичная картина по времени наблюдается и на разрезе, где разноска бортов карьера закончена и горные работы получают свое развитие в
I
Шт
К/ . ИГ1
i
' Г-
If
Условные обозначения:
- техногенные водоемы; - участки без растительного покрова; - вскрытые угольные пласты;
- участки под травянисто-кустарниковой растительностью; - участки с признаками восстановления растительного покрова; - участки с травянистой растительностью; - участки с молодым смешанным лесом;
- участки с хорошо развитым лесом
Рис. 1. Фрагменты космоснимков поверхностей исследуемых объектов с результатами дешифрирования: а - внешний отвал в 1990 г.; б - внешний отвал в 2016 г.; в - карьер в 1990 г.; г - карьер в 2016 г.
12 А
N05,1
□ участки 6« растительного покрова, га
С техногенный водоем, га
И участки с гриянкстым покроим, га
и участки с трам1шсто-кусщхшпвой растительностью, га
□ участки с иииаым смешан ним лесом, га
■ у част к н пнд хорошо развитии смешанным лесом, га
Рис. 2. Структура растительной экосистемы на внешнем отвале угольного разреза «Коркинский»
глубину. Нерабочие борта карьера начинают интенсивно зарастать - на межуступных площадках начинает формироваться растительный покров.
Получить картину экологического состояния территорий с открытыми горными работами позволяет горноэкологический мониторинг, основанный на использовании космических технологий дистанционного зондирования природных экосистем. Космические снимки исследуемой территории размещены на официальных сайтах: Global Land Cover Facility (GLCF); United States Geological Survey (USGS). После обработки снимков выполнено их визуальное дешифрирование с выделением участков установленных классов ландшафта. Результаты представлены на рис. 1.
Для классификации и выделения растительного покрова в карьерах и на отвалах на снимке использована программа ArcMap 10.1. Оттенками зеленого цвета (см. рис. 1) выделены классы растительного покрова: травянистая, травянисто-кустарниковая растительность, молодой и хорошо развитый смешанный лес. Синим цветом выделены водоемы, территориально привязанные к локальным понижениям в техногенном рельефе при заполнении их атмосферными осадками и подземными грунтовыми водами. Черным цветом выделены вскрытые или отработанные угольные пласты. Коричневым цветом показаны участки горнопромышленного ландшафта без растительного покрова. Отсутствие растительного покрова на карьере наблюдается в придонной части, где производятся горные работы и отсыпка внутреннего отвала, а также на откосах уступов капитальных въездных траншей.
В ходе мониторинга были установлены тренды в изменении площади участков с выделенными классами ландшафта на поверхности породного отвала и карьерной выемки. На отвале в изменении площади водоема, участков с признаками восстановления и отсутствием растительного покрова установлен один понижательный тренд. За 26-летний период мониторинга площадь водоема сократилась с 30,8 до 3 га, участков с отсутствием растительного покрова - с 842,9 до 61,1 га, а участков с признаками восстановления растительного покрова - с 201,3 га до нуля. В изменении площади участков с травянистой, травянисто-кустарниковой растительностью и смешанным лесом в разных стадиях его формирования установлен один повышательный тренд. Так, площадь участков с травянистой растительностью участков увеличилась в размерах более чем в два раза, с 266,7 до 805,1 га, травянисто-кустарниковой с нуля до 72,4 га. Площади участков с молодым смешанным лесом и хорошо развитым лесом увеличились с 5,6 до 262,5 га и с 3,3 до 146,5 га соответственно. Структура восстановленной растительной экосистемы на внешнем отвале, по данным космического зондирования в 2016 г., представлена на рис. 2.
Анализ структуры восстановленной растительной экосистемы на внешнем отвале показал, что все виды растительного покрова занимают площадь 95,25% площади отвала. Данный показатель является, несомненно, высоким для территории Южного Урала. В карьерной вы-
б
а
в
г
емке все виды растительного покрова, включая участки с признаками восстановления растительного покрова, занимают 37,4% от ее территории. Здесь растительный покров отсутствует на всей площади отработанного угольного пласта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, по нашей оценке, проведенной с использованием разновременных ресурсов ДЗЗ, на территории внешнего породного отвала разреза «Коркинский» отмечены высокие темпы самовосстановления всех видов растительного покрова. Этот объект можно считать индикаторным с позиции восстановления экологического баланса на территории земель, нарушенных в ходе добычи угля открытым способом.
Список литературы
1. Мониторинг формирования экосистемы в карьерах и на породных отвалах при разработке Баженов-ского месторождения асбеста с использованием дистанционного зондирования / И.В. Зеньков, Ю.П. Юро-нен, Б.Н. Нефедов, В.Н. Вокин // Горный журнал. 2017. № 3. С. 81-85.
2. Результаты дистанционного зондирования состояния горных работ и формирования растительной экосистемы на разрезе «Ерковецкий» в Амурской области / И.В. Зеньков, Ю.П. Юронен, Б.Н. Нефедов, Н.Б. Нефедов // Горный журнал. 2017. № 8. С. 78-82.
3. Remote monitoring of ecological state of disturbed lands in the area of Trojanovo open pit coal mine in Bulgaria / I.V. Zenkov, YU.P. Yuronen, B.N. Nefedov, V.V. Zayats // Eurasian mining. 2017. N 1. Рр. 38-41.
4. Результаты дистанционного мониторинга и полевых исследований экологического состояния нарушенных земель угольными разрезами в Республике Хакасия / И.В. Зеньков, Ю.П. Юронен, Б.Н. Нефедов, Н.Б. Нефедов // Уголь. 2017. № 9. С. 72-75. URL: http://www.ugolinfo.ru/ Free/092017.pdf (дата обращения: 15.08.2018).
5. Космические технологии в оценке производственного потенциала горных работ и экологического состояния нарушенных земель угольными разрезами Кемеровской области / А.С. Морин, Е.М. Сычева, И.А. Ганиева, И.В. Зеньков и др. // Экология и промышленность России. 2018. № 2. С. 28-33.
6. Ульрих Д.В., Денисов С.Е, Тимофеева С.С. Оценка влияния горнодобывающих и перерабатывающих предприятий на экологическую обстановку в Челябинской области // Горный журнал. 2015. № 5. С. 94-99.
7. Семина И.С., Андроханов В.А. О рекультивации нарушенных земель на разрезах Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № 12. С. 307-314.
8. A GIS-based decision-making approach for prioritizing seabird management following predator eradication / S.B. Borrelle, R.T. Buxton, H.P. Jones, D.R. Towns // Restoration Ecology. 2015. Vol. 23. N 5. Рр. 580-587.
9. Strunk S., Houben B., Krudewig W. Controlling the Rhenish opencast mines during the transition of the energy industry // World of Mining - Surface & Underground. 2016. Vol. 68. N 5. Рр. 289-300.
10. Influence of spoil type on afforestation success and natural vegetative recolonization on a surface coal mine in Appalachia, United States / K. Sena, C. Barton, S. Hall, P. Angel, C. Agouridis, R. Warner // Restoration Ecology. 2015. Vol. 23(2). Рр. 131-138.
ECOLOGY
UDC 622.85:622.33.012.3:550.814 © I.V. Zenkov, B.N. Nefedov, E.V. Kiriushina, V.V. Zayatz, 2018 ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 9, pp. 99-101
Title
RESULTS OF DISTURBED LANDS ENVIRONMENTAL CONDITION REMOTE MONITORING IN "KORKINSKY" OPEN-PIT MINE
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-9-99-101
Authors
Zenkov I.V.1, 2, Nefedov B.N.3, Kiriushina E.V.4, Zayatz V.V.2, 3
1 Institute computational technology of Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation
2 M.F. Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, the Federal State-Funded Educational Institution of Higher Professional Education (FSFEI HPE), Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
3 Branch of Institute computational technology of Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, 630090, Russian Federation
4 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Authors' Information
Zenkov I.V., Doctor of Engineering Sciences, Merited Ecologist of the Russian Federation, Professor, e-mail: zenkoviv@mail.ru Nefedov B.N., PhD (Engineering), Director Kiriushina E.V., PhD (Engineering), Associate Professor Zayats V.V., Candidate for a Master's Degree, Engineer
Abstract
The paper presents the results of remote monitoring of the environmental condition of disturbed lands during South Ural "Korkinsky" coal open-pit mine operation. Disturbed lands environment data records established almost 100% vegetation cover restoration in the external rock dump area, which is an acceptable ecological indicator
Keywords
Earth remote sensing, South Ural, Korkinsky open-pit mine, Rock dumps, Disturbed lands, Vegetation eco-systems, Environmental performance.
