CC BY
38НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №4 2018
УДК 551.506.2:551.506.51(574)
И.В. Шенбергер 1 Канд. геогр. наук Н.И. Ивкина 2 В.И. Морозова 1
ТЕХНОЛОГИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДООХРАННЫХ ЗОН И ПОЛОС В
АТЫРАУСКОЙ ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
Ключевые слова: водный объект, данные дистанционного зондирования Земли, уровень воды, нагон
Статья посвящена проблеме применения современных геоинформационных технологий для определения границ водоохранных зон и полос крупных водных объектов на примере Каспийского моря в административных границах Атырауской области Казахстана. Применение комплексного геоэкологического подхода, основанного на использовании данных наблюдений наземной сети и данных дистанционного зондирования Земли, позволило предложить технологию картированию водоохранных зон и полос и использовать полученные результаты для рационального планирования природоохранной и хозяйственной деятельности. Кроме того, уровень Каспийского моря находится в постоянном движении, в связи с чем, возникает необходимость корректировки природоохранных зон со временем, для чего может быть использована предложенная технология.
Каспийское море - уникальный бессточный внутриматериковый водоем, на берегах которого расположены многочисленные промышленные и сельскохозяйственные предприятия пяти государств.
Как известно, Каспий делится на три естественных физико-географических региона: Северный, Центральный и Южный. Рассматриваемая в данной статье территория проходит по северо-восточному побережью Северного Каспия в границах Атырауской области РК. Северовосточный Каспий специфичен по своим гидрологическим условиям. Они связаны с его мелководностью, зависимостью от силы и направления вет-
1 ТОО «Казахстанское агентство прикладной экологии», г. Алматы, Казахстан;
2 РГП «Казгидромет», г. Алматы, Казахстан 46
ра, взаимодействием с пресным стоком Урала и Волги и подтоком соленых вод из Среднего Каспия, высокой испаряемостью воды, быстрой прогреваемостью и охлаждением водных масс.
Уровень Каспийского моря, как замкнутого водоема, в отличие от колебаний уровня в морях, подвержен значительным многолетним, межгодовым и сезонным колебаниям. Данные колебание уровня относятся к типу объемных колебаний. Они отражают изменение объема водных масс в котловине моря, имеют относительно одинаковую величину для любого пункта моря и обычно они носят медленный, относительно плавный характер. Эти колебания создают фон, на котором развиваются кратковременные, резкие деформационные колебания уровня моря. Особую опасность представляют нагоны морской воды на побережье. В казахстанской части Северного Каспия при сильных нагонах в условиях крайне малых уклонов прилегающей к морю суши затапливается побережье шириной до 15.. .30 км от фонового уреза воды и примерно до отметок на 1.. .2 м и более выше фонового уровня. Такие нагоны и, оставленные ими в понижениях суши воды, способствуют повышению уровня грунтовых вод и верховодок, увеличивая ширину подтопляемой полосы до 2.5 км. Зимой во время оттепелей, весной и осенью такие понижения в рельефе также заполняются талой и дождевой водами, повышая увлажненность побережья. Это снижает устойчивость зданий и сооружений, обусловливает нарушение коммуникаций и создает неблагоприятную экологическую обстановку в прибрежной зоне. Кроме того, загрязняется морская акватория и нефтепродуктами, и химическими отходами, которые смываются с поверхности прибрежной суши.
Одним из важнейших мероприятий по охране Каспийского моря от загрязнения, засорения и истощения и по улучшению его санитарно-технического и эпидемиологического состояния является создание по берегам специальных водоохранных зон и полос с особым режимом хозяйственной деятельности на их территории.
Водоохранная зона [7] представляет собой территорию, примыкающую к акваториям рек, озер, водохранилищ и других поверхностных водных объектов, на которой устанавливается специальный режим хозяйственной или иных видов деятельности. В пределах ее выделяется прибрежная защитная полоса с более строгим охранительным режимом, на которой вводятся дополнительные ограничения природопользования. Установление водоохранных зон и полос направлено на обеспечение предот-
47
вращения загрязнения, засорения, заиления и истощения водных объектов, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира водоемов. Соблюдение специального режима на территории водоохранных зон является составной частью комплекса природоохранных мер по улучшению гидрологического, гидрохимического, гидробиологического, санитарного и экологического состояния Каспийского моря и благоустройству его прибрежных территорий.
Определение размеров и границ водоохранных зон и полос, а также режима их использования осуществляется на основании результатов обследования водных объектов и прилегающих к ним территорий. Физико-географические, почвенные, гидрологические и другие условия определяются с учетом прогноза изменения береговой линии, а также с учетом существующих нормативных документов.
При разработке методики определения размеров водоохранных зон и полос Каспийского моря в границах Атырауской области основополагающими документами являлись: Водный кодекс Республики Казахстан от 9 июля 2003 г., № 481-И [1]; Экологический кодекс Республики Казахстан от 09 января 2007 г., № 212-111 [9]; «Правила установления водоохранных зон и полос» [7] и «Технические указания по проектированию водоохранных зон и полос поверхностных водных объектов» [8].
Требования, установленные «Правилами.» и «Техническими указаниями.» рассматривались в комплексе с нормами действующего законодательства. В частности, о зонах санитарной охраны источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, курортных, оздоровительных и иных нужд населения, запретных полосах лесов по берегам водных объектов, а также об иных охранных зонах водных объектов.
Каспийское море является водным объектами особого государственного значения [6]. Водными объектами особого государственного значения (ВООГЗ) признаются наиболее крупные природные водные объекты, на которых в значительной степени сохранились естественные гидрологические условия, фауна и флора, которые оказывают доминирующее влияние на окружающую среду и экономику региона, и поэтому требуют особого правового режима регулирования хозяйственной деятельности.
Режим хозяйственной деятельности в бассейне ВООГЗ должен соответствовать следующим принципам:
1) приоритетности видов деятельности, направленных на сохранение и улучшение санитарно-эпидемиологической и экологической ситуации;
48
2) постоянного уменьшения воздействия хозяйственной деятельности на экологическую систему и санитарно-эпидемиологическую ситуацию водных объектов;
3) сбалансированности решений социально-экономических задач и охраны ВООГЗ, основанных на принципах устойчивого развития;
4) обязательности проведения государственной экологической экспертизы;
5) осуществления общественного контроля за подготовкой и принятием хозяйственных и иных решений, которые могут оказать отрицательное воздействие на состояние водных объектов, окружающую среду, экологическую безопасность и санитарно-эпидемиологическое благополучие населения.
Виды хозяйственной деятельности, запрещенные на территории ВООГЗ, определены статьей 130 Водного кодекса Республики Казахстан [1], согласно которой на территории водных объектов особого государственного значения запрещаются:
1. хозяйственная и иная деятельность, вызывающая разрушение естественных экологических систем бассейна, изменение окружающей среды, которые опасны для жизни и здоровья населения;
2. ввоз в зоны водных объектов особого государственного значения, а также хранение или захоронение радиоактивных отходов и продукции, не поддающихся обезвреживанию или утилизации;
3. выкашивание тростника и выжигание сухой растительности, раскорчевка леса, разработка русел рек, имеющих нерестовое значение;
4. хозяйственная деятельность и производство на территории работ и услуг без обязательных государственных экологической и санитарно-эпидемиологической экспертиз.
Кроме того, акватория восточной части Северного Каспия с дельтами рек Волга, в пределах территории Республики Казахстан и Урала (Жайык) в пределах Атырауской области относиться к объектам государственного природно-заповедного фонда республиканского значения [4] и входит в Перечень особо охраняемых природных территорий республиканского значения (Государственная заповедная зона в северной части Каспийского моря, площадь 662 630 га) [5].
Для обоснования водоохранных зон и полос были исследованы основные характеристики:
■ территориально-административное местоположение побережья моря;
49
■ тип берега;
■ характеристика береговой зоны (зона современного постоянного взаимодействия суши и моря, берега и подводного берегового склона);
■ характеристика волновых и ветровых течений, сгонно-нагонных явлений;
■ динамика изменения берега - абразионные и аккумулятивные процессы;
■ структура экономики региона и современное использование водных ресурсов региона и в частности Каспийского моря для нужд отраслей экономики;
■ современное состояние качества воды;
■ характеристика использования земель в прибрежной зоне;
■ характеристика имеющихся и потенциальных источников сосредоточенных и рассеянных загрязнений.
В соответствии с Экологическим кодексом (статья 258) [9]: Ширина водоохранной зоны по берегу Каспийского моря принимается равной 2 000 м от отметки среднемноголетнего уровня моря за последнее десятилетие, равной -27,0 м абс.
В пределах населенных пунктов границы водоохранной зоны устанавливаются исходя из конкретных условий их планировки и застройки при обязательном инженерном или лесомелиоративном обустройстве береговой зоны (парапеты, обвалование, лесокустарниковые полосы), исключающем засорение и загрязнение водного объекта.
Ширина водоохранных полос для участков водоемов, имеющих особо ценное рыбохозяйственное значение (места нереста, зимовальные ямы, нагульные участки), к каковым относится Каспийское море, устанавливается не менее 100 м, независимо от уклона и характера прилегающих земель [7, 8, 9].
Как было отмечено выше, на Каспийском море имеют место колебания уровня водной поверхности, вызванные сгонно-нагонными явлениями. Наиболее часто они отмечаются в северо-восточной части, где в среднем, в месяц отмечается 3.4 нагона и 4.5 сгонов, поэтому 80.85 % времени береговая черта неустойчива и практически все время мигрирует. При средних ветровых условиях размах этой миграции составляет 3.5 км, в экстремальных - при сгоне величина осушки может достигать 8.12 км, а величина затопления суши в отдельных районах побережья более 30 км. Кроме того, эти процессы происходят в условиях значительных изменений среднего (фонового) уровня моря. Как известно, с 1978 г. происходило интенсивное повышение уровня Каспийского моря, которое
50
продолжалось в течение 18 лет (1978...1995 гг.). За это время уровень моря повысился на 2,5 м и, к началу 1996 г., достиг отметки -26,6 м абс. Затем повышение замедлилось, и в 1996 г. наблюдалось его понижение в основном за счет маловодья в бассейне Волги. Начиная с 1997 по 2001 г. среднегодовой уровень моря понизился на 19 см. В 2001 г. он достиг отметки -27,1 м. Затем наметилась тенденция к повышению уровня моря. Средний уровень моря в 2005 г. составил -26,91 м абс. Начиная с 2006 г. уровень Каспийского моря имеет тенденцию к снижению. К 2018 г. он достиг отметки -28,01 м, величина падения уровня составила 1,1 м [2].
Учитывая эти особенности, в статье 261 Экологического кодекса Республики Казахстан определены экологические требования при осуществлении хозяйственной и иной деятельности в пределах зоны влияния сгонно-нагонных колебаний уровня Каспийского моря:
1. Зона влияния сгонно-нагонных колебаний уровня моря не имеет четко фиксированных границ и ориентировочно распространяется от абсолютных отметок -29 м в пределах акватории до -26 м на суше.
2. В пределах зоны влияния сгонно-нагонных колебаний уровня моря запрещается:
■ проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию новых и реконструируемых объектов, не обеспеченных сооружениями и устройствами, предотвращающими загрязнение и засорение водных объектов и их водоохранных зон и полос;
■ размещение и строительство за пределами населенных пунктов складов для хранения нефтепродуктов, пунктов технического обслуживания техники, механических мастерских, моек, организации и обустройства мест размещения отходов, а также размещение других объектов, негативно влияющих на качество воды;
■ производство строительных, дноуглубительных и взрывных работ, добыча полезных ископаемых, прокладка кабелей, трубопроводов и других коммуникаций и буровых, сельскохозяйственных и иных работ без проектов, прошедших государственную экологическую экспертизу.
Как уже отмечалось ранее, выделение водоохранных зон (ВЗ) и водоохранных полос (ВП) с установлением в их границах специального режима хозяйствования рассматривается в последние годы в качестве одного из важнейших механизмов улучшения водно-экологической обстановки, гидрологического режима и санитарно-гигиенического состояния водных объектов.
51
Границы водоохранных зон водных объектов и режимы природопользования определяются в результате специальных исследований по оценке природных условий и факторов антропогенной нагрузки системы «водосбор - водный объект». Осуществляется расчет водоохранных зон по критериям эрозионной устойчивости склонов и по подземному стоку. Оценивается функциональное использование и антропогенная преобразованность территории, а также определяется состав водоохранных мероприятий.
Разработка водоохранных зон Каспийского моря в границах Аты-рауской области осуществлялась на основе оценки природных условий и факторов антропогенной нагрузки, учитывающих:
■ морфометрию поверхности прибрежной и шельфовой зон;
■ гидрологические характеристики и гидрохимический режим моря;
■ геологическое строение и гидрогеологические условия территорий;
■ эрозионную устойчивость почв;
■ водоохранную эффективность зеленых насаждений;
■ воздействие гидротехнических сооружений на водный режим прибрежной территории, и в частности предотвращение затоплений и подтоплений;
■ характер обеспеченности водосбора дождевой канализацией; уровень коммунального и санитарного благоустройства территории;
■ степень естественной защищенности городских ландшафтов, а также условия планировки и застройки, что позволяет обоснованно устанавливать границы водоохранных зон и полос, а также определять режимы их эксплуатации.
Определение гидрологически значимых комплексов, проведение границ ВЗ и ВП. ВЗ и ВП выделяются на основе функционального ланд-шафтно-гидрологического зонирования территории. В них включаются участки, с которых осуществляется сток (в том числе, загрязняющих веществ) поверхностным путём, а также территория, затапливаемая в период подъемов уровней воды повторяемостью 1 раз в 100 лет.
Ширина ВЗ определяется длиной пути, на котором происходит инфильтрация воды, поступающей в водный объект, её форма зависит от площади, на которой поверхностный сток возможен.
Основными элементами ВЗ являются территории с высоким водно-экологическим потенциалом, непосредственно прилегающие к водному объекту. В свою очередь, территория ВЗ дифференцируется на участки, в разной степени выполняющие стокорегулирующую, водоохранную и сре-
52
дозащитную функции. Стокорегулирующая функция природных комплексов проявляется в перераспределении суммарного стока по гидрологическим периодам (увеличение в межень, сокращение в половодье и паводки). Водоохранная функция заключается в улучшении качества вод (их химических и физических свойств) за счёт осаждения, накопления и фильтрации загрязняющих веществ в ландшафтах. Средозащитная значимость прибрежных комплексов проявляется, прежде всего, в их противоэрозион-ных свойствах.
Выявление гидрологически значимых природных комплексов осуществлялось на основе ландшафтной карты масштаба до 1:50 000. Однако при проектировании ВЗ недостаточно учитывать только природные факторы, характеризующие только естественные процессы формирования стока. При выделении ВЗ на урбанизированных территориях, в условиях антропогенной изменчивости, границы ВЗ и ВП необходимо корректировать с учётом хозяйственного использования земель, застройки, источников загрязнения водотоков. Границы проводят по естественным (бровки речных террас, подножия склонов и др.) и искусственным (парапеты набережных, дороги, насыпи и др.) рубежам и препятствиям, перехватывающим поверхностный сток. Наряду с естественными и антропогенными особенностями конкретной территории, с учётом которых выделяются ВЗ и ВП, обязательным условием является соблюдение установленных нормативов.
Технология выделения водоохранных зон и полос. На основе полевого обследования были составлены карты и база данных ВЗ и ВП средствами ArcGIS. Определение современной береговой линии северной части Каспийского моря в границах Атырауской области базировалось на применении современных геоинформационных систем, в частности программы ArcGIS, ENVI, космических снимков и программного обеспечения для обработки данных дистанционного зондирования Земли (Scanex Image Processor).
Как показал опыт работ, на картах масштаба 1:500 000 и 1:1 000 000 береговая линия Каспийского моря показана недостаточно верно. Карты же масштаба 1:100 000 также недостаточно верны, так как большинство из них основаны на топографических съемках, проведенных в 60...70-х годах прошлого века, иногда специально искажаемых. Поэтому, основой для выполнения работ по определению границы береговой линии и границ затопления при нагонных явлениях послужила оперативная космическая съемка за десять лет. Работа выполнялась в несколько этапов:
53
Первый этап - подбор материалов (космоснимков). Основным критерием явились даты равновесного положения уровня Каспийского моря около отметки -27 м (уровень, определенный в качестве абсолютной отметки в Экологическом кодексе) и даты прохождения крупных нагонов (табл. 1 и 2).
Таблица 1
Даты равновесного положения уровня Каспийского моря около отметки -27 м
Год
2000 2001 2002 2003 2004
21.25.06; 22.29.06 18.22.06 24 .30.05 18.30.06
1.4.07 (20.06) (25.05); (21.06);
15.25.07; 22 26.06; 23.26.07;
29.07.5.08; 11 .14.07 11.16.08;
9.22.08 (19.08) 29.09.3.10
Год
2005 2006 2007 2008 2009 2010
9.13.09; 29.06.7.07; 23.05.2.06; 12.17.05; 4.6.07 7.27.05;
19. 22.09; 14. 29.07; (24.05); 25.31.05 4. 6.06
6.12.10 25. 27.08; 30.06.6.08; (26.05)
3 7.09 30.07.6.08;
29. 31.08
(27. .28.09);
2. .7.09;
17. .21.09
Таблица 2
Даты прохождения крупных нагонов на акватории северной части Каспийского моря за последнее десятилетие [3]
Год Дата Краткое описание
2001 27.29.04 При вторжении западных ветров со скоростью 20 м/с был сформирован нагон высотой 0,8 м (отметка уровня моря - -26,4 м БС).
2002 3.14.03 Юго-западные ветры вызвали подъём уровня моря до отметки -26,36 м БС (высота нагона - 0,94 м).
2003 29.04.3.05 В результате юго-западных ветров со скоростью до 18 м/с сформировался нагон высотой 0,8 м (-26,5 м БС).
2004 5.6.04 Юго-западные ветры со скоростью 16 м/с вызвали подъём уровня на 0,96 м (отметка уровня моря -26,04 м БС).
2004 28.04.01.05 В районе МГП Жамбай зарегистрирован опасный нагон. В результате воздействия продолжительного юго-восточного ветра уровень моря поднялся на 98 см и достиг отметки -25,72 м.
2004 23.24.10 В районе от дельты р. Урал до мыса Бурыншик про-
54
Год Дата Краткое описание
изошёл штормовой нагон морской воды, который превысил особо опасную отметку (минус 25,90 м).
2005 23...24.06 На восточном побережье Северного Каспия в районе от устья р. Эмбы до залива Комсомолец в результате усиления западного ветра произошёл особо опасный нагон морской воды с повышением уровня моря более чем на 2,0 м.
2005 5...18.10 Юго-восточные ветры вызвали подъем уровня моря до отметки -26,64 м БС (высота нагонной волны составила 0,76 м).
2006 5.10.04 При продолжительном воздействии сильного юго-восточного ветра на северном побережье Северного Каспия 10 апреля сформировался опасный нагон морской воды с повышением уровня моря по сравнению с предшествующим на 80 см, что было зафиксировано на МГП Жамбай. Произошло подтопление жилых домов и хозяйственных построек.
2007 18.22.04 В районе о. Пешной произошел нагон с подъемом уровня до отметки -26,5 м, что вызвало подтопление домов в пос. Пешной.
2008 17.18.04 Произошел подъём уровня моря на 100 см до отметки -25,85 м, вызванный воздействием сильного ветра (более 10 м/с) устойчивого восточного направления. Нагон был зафиксирован у северного побережья 18 апреля на МГП Жамбай.
Пространственным критерием поиска для определения береговой линии Каспийского моря была установлена полоса шириной в 30 км от имеющихся данных, воссозданных по топокартам масштаба 1:100 000; для изучения нагонных явлений была установлена полоса в 60 км от береговой линии Каспийского моря в пределах Атырауской области.
Предварительный подбор космических снимков был осуществлен по четырем съемочным системам: ASTER, ALOS, Landsat-5, Landsat-7. Однако архивы первых двух съемочных систем не удовлетворили требованиям поиска и не были включены в дальнейшие исследования.
Основные технические характеристики сканера TM (Landsat-5), которые были использованы в обработке представлены в табл. 3 и 4. В итоге было подобрано 57 сцен (космических снимков).
Таблица 3
Основные технические характеристики сканера TM (Landsat-5)
55
Номер канала Спектральный диапазон, мкм Ширина полосы обзора, км Период съемки, день Радиометрическое разрешение, бит Пространственное разрешение, м
1 0,45.0,515
2 0,525.0,605
3 0,63.0,690 30
4 0,75.0,90 185 16 8
5 1,55.1,75
6 10,40.12,5 120
7 2,09.2,35 30
Таблица 4
Основные технические характеристики радиометра ЕТМ+ (Landsat-7)
Номер канала Спектральный диапазон, мкм Ширина полосы обзора, км Период съемки, день Радиометрическое разрешение, бит Пространственное разрешение, м
1 0,45.0,515 185 16 8 30
2 0,525.0,605
3 0,63.0,690
4 0,75.0,90
5 1,55.1,75
6 10,40.12,5 60
7 2,09.2,35 30
8 0,52.0,90 15
Второй этап - дешифрирование данных космической съемки. При дешифрировании объектов по многозональным снимкам основным признаком является спектральная яркость объекта, зафиксированная в виде значения яркости цифрового изображения. Различные элементы земной поверхности - вода, растительность, почва, - по-разному отражают солнечное излучение в разных зонах электромагнитного спектра. Графически это можно представить в виде кривых спектральной яркости, величины которой получают специальными измерениями на местности. Ход кривых меняется в зависимости от состояния объекта. Например, различаются кривые сухой и влажной почвы, водоемов с чистой и загрязненной водой, лесов в разное время года. На знании спектральной яркости объектов основаны различные способы и приемы получения и обработки аэрокосмических снимков, в том числе и компьютерной классификации объектов.
56
При изучении объектов по многозональным снимкам часто важны не абсолютные значения, а характерные соотношения между значениями яркости объекта в различных спектральных зонах. На таких изображениях более ярко и контрастно выделяются искомые объекты по сравнению с исходным снимком.
Для определения набора спектральных каналов, анализ которых позволит с достаточной точностью вычленить водную поверхность, были произведены предварительные изыскания. Для этого на космическом снимке была построена линия, которая по пространственному положению проходит по контрастным участкам. В данном случае под контрастностью подразумевается перемежение участков с разным типом географических объектов. На рис. 1 видно, что линия проходит по следующим типам: водная поверхность - суша. Данная линия, по сути, явилась линией профиля гистограммы, которая помогла выявить набор необходимых спектральных каналов (рис. 2).
В В
А А
а б
Рис. 1. Линия профиля, проходящая по контрастным участкам. a - комбинация каналов 3, 2, 1 «естественные цвета»; б - комбинация каналов 7, 5, 4, позволяющая отделять водные объекты от суши.
Как видно на полученной гистограмме не все каналы могут быть использованы для достоверного вычленения водных объектов. Резкие перепады на границе суша - вода характерны для 4, 5 и 7 каналов (2 инфракрасных и средний инфракрасный соответственно). В программном комплексе Scanex Image Processor на основе вышеуказанных спектральных каналов была проведена классификация спутникового изображения. Выделенный класс водной поверхности каждого космоснимка был преобразован в векторный формат для проведения дальнейших изысканий.
57
Рис. 2. Гистограмма спектральных каналов по выбранной линии профиля.
В итоге из 57 космических снимков для окончательной обработки был выбран 31 за период с 2000 по 2010 гг. На рис. 3 представлена картограмма покрытия данными дистанционного зондирования Земли прибрежной зоны Каспийского моря в пределах Атырауской области.
Рис. 3. Покрытие снимками прибрежного зоны Каспийского моря в пределах Атырауской области.
При выявлении площадей, подверженных нагонным явлениям, большое влияние на результат работ оказал временной фактор, т.е. соответствие дат съемки с датами прохождения нагонов. Самые лучшие результаты отображены на снимках, где дата съемки приходится от 1 до 5 дней после дат нагонов. Менее удачными оказались снимки, где разрыв дат нагонов и съемки составил от 6 до 20 дней. Разрыв же от 20 дней и позже показал практически полное отсутствие следов нагонных явлений. Для определения береговой линии Каспийского моря, даты снимков были
58
выверены с табл. 1. Но здесь обязательно учитывались данные о нагонах из табл. 2, и поэтому в каждом конкретном случае разрыв дат и их влияние на конечный результат оценивалось по-разному.
Также стоит отметить, что на результаты изысканий повлиял такой фактор как наличие облачности. В процессе работ каждый снимок был индивидуально проработан на предмет создания маски облачности. Данные, пространственно попадающие под эту маску, исключались из результата. Для шести сцен из разных лет процент исключенных данных составил 5.10 %.
Таким образом, применение оперативной космической съемки высокого разрешения и геоинформационных систем позволило:
- получить данные о состоянии современной границы береговой линии северной части Каспийского моря в границах Атырауской области на отметке уровня моря -27 м БС;
- получить современные данные о нагонных явлениях и площадях затопления при их наступлении за десятилетний период;
- уточнить данные по инфраструктуре в прибрежной зоне: населенные пункты, авто и ж/д дороги, места размещения предприятий нефтегазовой отрасли, промышленной инфраструктуры, транспортной инфраструктуры (пути сообщения), нефтегазовой инфраструктуры, трубопроводных систем и т.д.
Кроме того, при выделении зоны использовались данные полевых исследований и карты рельефа. После определения границы Каспийского моря путем применения специализированной программы были выделены буферные зоны шириной 35, 50, 100, 150, 200, 500, 1000, 1500 и 2000 м.
Так же для определения размеров водоохранных зон и полос был проведен анализ ситуации в каждом из рассматриваемых районов. В качестве показателей использовались:
- численность населения (косвенно отражает антропогенную нагрузку на водоток и прилегающую территорию);
- количество населенных пунктов, расположенных на побережье;
- интенсивность хозяйственного использования земель (доля сельскохозяйственных земель на территории района);
- наличие мест нерестилищ особо ценных пород рыб;
- экологическая обстановка (интегральный показатель, включающий количество предприятий, свалок, расположгниг населенных пунктов вблизи реки).
59
Затем, на основе анализа данных путем корректировки буферных зон (сопоставление с формами рельефа, инфраструктурой, лесными массивами и др.) были определены границы водоохранных зон и полос. Далее были созданы карты водоохранных зон и полос всей прибрежной территории Каспийского моря в границах Атырауской области. Пример (фрагмент) карты с нанесенными водоохранными полосами, водоохранными зонами и местами установки водоохранных знаков представлен на рис. 4.
Таким образом, применение комплексного геоэкологического подхода, основанного на использовании наблюдений наземной сети и данных дистанционного зондирования Земли, позволило предложить технологию картированию водоохранных территорий и использовать полученные результаты для рационального планирования природоохранной и хозяйственной деятельности.
Рис. 4. Пример карты (фрагмент) водоохранных зон и полос прнбрежногЧ зоны Каспийского моря в пределах Атырауской области.
Как отмечалась выше, уровень Каспийского моря находится в постоянном движении, в связи с чем, возникает необходимость корректировки природоохранных зон, для чего может быть использована предложенная технология.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Водный кодекс Республики Казахстан от 9 июля 2003 г., № 481-11.
2. Ивкина Н.И., Терехов А.Г., Наурозбаева Ж.К. Колебания уровня Каспийского моря и диагностика современных изменений положения береговой линии по спутниковым данным Landsat периода 2005.2015 годов // Гидрометеорология и экология. - 2015. - №2. - С. 89-99.
3. Каталог сгонно-нагонных явлений по данным казахстанских наблюдательных пунктов. Алматы: «ИП Волкова Е.В.», 2012. - 38 с.
60
4. Перечень объектов государственного природно-заповедного фонда республиканского значения. Утвержден постановлением Правительства Республики Казахстан от 28 сентября 2006 года № 932.
5. Перечень особо охраняемых природных территорий республиканского значения. Утвержден постановлением Правительства Республики Казахстан от 26 сентября 2017 года № 593.
6. Постановление Правительства Республики Казахстан № 59 от 21.01.04 г. «Об утверждении Перечня водных объектов особого государственного значения и особенностей правового режима регулирования хозяйственной деятельности на водных объектах особого государственного значения».
7. «Правила установления водоохранных зон и полос», утвержденные приказом Министра сельского хозяйства Республики Казахстан от 18 мая 2015 года № 19-1/446.
8. «Технические указания по проектированию водоохранных зон и полос поверхностных водных объектов», утвержденные приказом КВР МСХ РК № 33 от 21.02.2006 г.
9. Экологический кодекс Республики Казахстан от 9 января 2007 г., № 212-111
Поступила 28.12.2018 ИВ. Шенбергер Геогр. гылымд. канд. Н.И. Ивкина
В.И. Морозова
КАСПИЙ ТЕЩЗ1НЩ АТЫРАУ БвЛ1Г1НДЕП СУ ЦОРГАУ АЙМАГЫ МЕН БЕЛДЕУЛЕР1Н ЗАМАНАУИ ГЕОАЦПАРАТТЬЩ ТЕХНОЛОГИЯНЫ ПАЙДАЛАНУ КвМЕПМЕН БвЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
ТYйiндi свздер. су объекта, геоа^параттьщ жYЙелер, Жердi ^ашьщтьщтан бацылау мэлiметтерi, су децгеш, жел^ума
Мацала Цазацстанныц Атырау облысыныц эюмштк шекарасындагы Каспий тецгзян мысалга ала отырып, ¡р1 су объекттертц су цоргау аймагы мен белдеулер1 шекараларын аныцтау уш1н заманауи геоацпараттыц технологияны цолдану мэселелер1не арналады. Курлыцтагы желыерд! бацылау мэл1меттер1 мен Жерд1 цашыцтыцтан бацылау мэл1меттерт пайдалануга нег\зделген кешенд1 геоэкологиялыц тэсыд! цолдану су цоргау аймагы мен белдеулерт картага туару технологиясын усынуга жэне алынган нэтижелерд1 табигатты цоргау мен шаруашылыц цызметтерд1 утымды
61
жоспарлауга пайдалануга мурсат бередг. Одан белек, Каспий тещзтщ децгеш удайы цозгалыста, осыган байланысты табигатты цоргау аймацтарын ез кезецтде тYзеу цажетттШ туындайды, сол ушт усынылът отырган технологияны цолдану MYMKmdia бар.
IV. Shenberger, N.I. Ivkina, V.I. Morozova
TECHNOLOGY OF ALLOCATION OF WATER PROTECTION ZONES AND STRIPS IN THE ATYRAU REGION OF THE CASPIAN SEA ON THE BASIS OF USE OF MODERN GEOINFORMATION
TECHNOLOGIES
Keywords: water body, geographic information systems, Earth remote sensing data, water level, surge
The article is devoted to the problem of using modern geoinforma-tion technologies for determining the boundaries of water protection zones and strips of large water bodies using the example of the Caspian Sea in the administrative boundaries of the Atyrau region of Kazakhstan. The use of an integrated geoecological approach based on the use of ground-based observation data and remote sensing data allowed us to propose a technology for mapping water protection zones and strips and using the results for rational planning of environmental protection and economic activities. In addition, the level of the Caspian Sea is in constant motion, and therefore there is a need to adjust the conservation areas over time, for which the proposed technology can be used.
62
