ВИЗНАЧЕННЯ СПРЯМОВАНОСТІ РОЗВИТКУ ПРОЦЕСІВ У ЕКОСИСТЕМАХ МАЛИХ РІЧОК Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

DETERMINATION OF DIRECTIONALITY OF PROCESS DEVELOPMENT IN ECOSYSTEMS OF

SMALL RIVERS

Rybalova O.,

PhD, Associate Professor, National University of Civil Defence of Ukraine

Artemiev S., PhD, Associate Professor, National University of Civil Defence of Ukraine

Bryhada O., PhD, Associate Professor, National University of Civil Defence of Ukraine

Ilyinskiy O., PhD, Associate Professor, National University of Civil Defence of Ukraine

Bondarenko A.,

lecturer

National University of Civil Defence of Ukraine

Aleksieieva A. Student

National University of Civil Defence of Ukraine

ВИЗНАЧЕННЯ СПРЯМОВАНОСТ1 РОЗВИТКУ ПРОЦЕС1В У ЕКОСИСТЕМАХ МАЛИХ

Р1ЧОК

Рибалова О.

канд. техн. наук, доц., доц. Нацгональний унгверситет цившьного захисту Украши, м. Харюв

Артем'ев С. канд. техн. наук, доц., доц. Нацюнальний унгверситет цившьного захисту Украши, м. Харюв

Бригада О. канд. техн. наук, доц., доц. Нацюнальний унгверситет цившьного захисту Украши, м. Харюв

1ль'шський О. канд. бгол. наук, доц.

Нацюнальний унгверситет цившьного захисту Украгни, м. Харюв

Бондаренко О.

викладач

Нацгональний унгверситет цившьного захисту Украши, м. Харюв

Алексеева А. Студентка

Нацгональний унгверситет цившьного захисту Украши, м. Харюв

https://doi.org/10.5281/zenodo.7079165

Abstract

The paper presents a method of assessing the directionality of process development in ecosystems of small rivers. The revival of small rivers and the rational use of their water resources is of great importance, because in connection with their number, they are not only the main source of water use, but, first of all, it is one of the most important elements of the geographical environment. When developing a set of measures for the revival of small rivers, it is necessary, first of all, to identify river basins with low resistance to anthropogenic load, and then, based on the analysis of the rationality of the economic use of water, land, and forest resources and the peculiarities of the functioning of river systems, to determine a set of environmental protection measures taking into account the assessment of the direction of the processes in their ecosystems.

Аннотащя

В робот представлено метод оцшки спрямованосп розвитку процеав у екосистемах малих pi40K. Вщродження малих рiчок i рацюнальне використання 1х водних pecypciB мае величезне значения, тому що в зв'язку з ix численнютю вони являються не пльки основним джерелом водокористування, але, насампе-ред, це - один з найважливших елеменпв географiчного середовища. При розробщ комплексу заxодiв щодо вщродження малих рiчок необхщно, насамперед, щентиф^вати басейни рiчок з низькою стшшстю до антропогенного навантаження, а попм на основi аналiзу рацюнальносп господарського використання

водних, земельних, люових ресурав i особливостей функцiонування pi4KOBnx систем визначити комплекс природоохоронних заxодiв з урахуванням оцiнки спрямованостi процесiв у !хнш екосистемах.

Keywords: ecological state, surface waters, small rivers, water protection

Ключовi слова: еколопчний стан, поверxневi води, малi рiчки, захист водних ресурав

Мaлi рiчки, до яких зпдно [1], вiдносяться по-стшно дiючi водотоки довжиною вiд дешлькох ш-лометрiв iз площею водозбору до 2000 км2 чи з ви-тратою води до 5 м3/с, е найбiльш розповсюдженим типом водних об'екпв. Так, в Укра!ш 98% стоку фо-рмуеться в басейнах малих рiк. Таким чином, за-вдяки сво!й численностi малi рiчки являють собою найважливiшу частину географiчного середовища i вiдiграють велику роль у життi суспiльства.

Малi рiчки на вiдмiну вiд середшх i великих рiк здебiльшого знаходяться в безконтрольному ро-зпорядженнi мюцевих земле -, лiсо-, водокористу-вачiв. Значна частина первинно! пдрограф!чно! мереж! не контролюються органами охорони при-роди, отже, складно передбачати наслвдки природних i антропогенних процеав у басейнах малих р!чок.

Здiйснення господарсько! д!яльносп в басейнах малих р!чок без урахування И впливу на розви-ток деградацшних процесiв у !х екосистемах привело до виснаження !хшх водних ресурав i р!зкому попршенню як1сного стану [2].

Життя малих р!чок псно зв'язане з економжою i соцiальною структурою прилеглих до них терито-рш i змiнюеться на тл! !х розвитку, тому що вони особливо чуттев! до антропогенного навантаження.

Експлуатащя малих р!чок ! земель у !хшх басейнах здшснюеться без урахування еколопчних законом!рностей, як1 визначають функцюнування р!чкових систем, приводить до !хнього замулення, скороченню стоку й шших негативних явищ. Тому одшею з найважливших ! актуальних задач сучас-но! науки стае комплексне вивчення законом!рнос-тей функцюнування еколопчних систем басейшв малих р!чок в умовах !хнього штенсивного викори-стання.

Замулення, виснаження ! забруднення малих р!чок - це прогресуючий процес в умовах господарсько! д1яльносп на водозб!рнш площ!, тому що рельеф мкцевосл е ноаем ерозшно! енергп територп, а активно проведен! роботи в басейнах р!чок визначають штенсившсть розмиву грунпв !з трансфор-мащею !х у р!чков! долини.

Нерацюнальне використання водних об'екпв шдприемствами промисловосп ! комунального го-сподарства, штенсивне сшьськогосподарське використання земель у р!чкових басейнах, !ндустр!аль защя сшьського господарства й шших антропогенних фактор!в е причиною таких руйшвних процеав як яругоутворення, площинна ероз1я, заболочува-шсть ! замулешсть, що можуть привести до заги-бел! малих р!чок [3,4].

Для визначення штенсивносп деградацших процеав необхвдно проанал!зувати наступш показ-ники:

- яругоутворення (ввдсоткове вщношення площ! земель з процесами яругоутворення до площ! басейну р!чки О = So/Sбр);

- заболочувашсть (ввдсоткове вщношення площ! земель, зайнятих болотами до площ! басейну р!чки Б = Sб/Sбр);

- еродовашсть (ввдсоткове ввдношення площ! земель, шдданих площиннш ерозп до площ! басейну р!чки Е = Sэ/Sбр);

- замулешсть басейну р!чки (вщсоткове ввдно-шення довжини замулено! р!чки до загальнш дов-жини р!чки I = Lи/Lбр).

Показник штенсивносп деградацшних процеав, що ввдбуваються в басейш мало! р!чки обчис-люеться за формулою [5]:

Sпр = 1/2 X (О + Б) X (Е + I) (1)

З метою визначення зворотносп деградацшних процеав необхщно дослщжувати чинники, що на них впливають, ! роздшити !х на "негативш" фа-ктори, що е причиною чи можуть прискорити про-цес деградацп екосистем, ! на "позитивш" фактори, як1 можуть стабшзувати еколопчний стан басейшв малих р!чок.

До антропогенних чиннишв, що е причиною деградацшних процеав екосистем малих р!чок в!д-носяться, насамперед

- розорашсть (Р);

- урбанизовашсть (У);

- водозаб!р тдприемств промисловосп, комунального ! сшьського господарства (ВЗ);

- спчш води тдприемств промисловосп, комунального ! сшьського господарства (СВ).

У районах штенсивного землеробства використання орних земель без достатшх грунтоохорон-них заход!в приводить не тшьки до змши водного режиму малих р!чок, але й до посилення ерозшних процеав, стимулюе яругоутворення, що е причиною повно! деградацп основних природних ком-плекав ! впливае на структуру морфолопчно! сис-теми, збшьшуе площу поверхш випаровування. Процес штенсивно! водно! ерози визначае тдви-щене надходження нанос!в у мал! р!чки, порушу-ючи заплавно-руслов! процеси. Для малих р!чок у районах штенсивного землеробства характерно не пльки замулювання заплави, але ! зменшення !х-ньо! довжини в зв'язку з деф!цитом енерг!! водних потоков на перем!щення нанос!в ! замулювання мюць виклинцьовування грунтових вод [3,4].

Таким чином, розорашсть (Р) - е одним з основних "негативних" чиннишв, що впливають на стан екосистем басейшв малих р!чок ! визначаеться в!д-ношенням площ! розораних земель до площ! басейну ржи:

^ „

Р = — (2)

S

б-р

Урбашзовашсть (У) являе собою вщношення площi селггебно! територп до площi басейну рiчки:

С

У = ^. (3)

С бр

Урбашзащя неминуче викликае пiдсилення експлуатаци водних ресурав, а поверхневий стiк з урбашзованих територiй значно погiршуе яшсний стан водних об'ектiв. На формування як1сного складу поверхневого стоку впливае багато факто-рiв. Насамперед, це атмосферш опади, хiмiчний склад яких залежить вiд забруднення повiтряного басейну, що в умовах великого промислового мiста представляе серйозну проблему. Крiм цього на формування поверхневого стоку з урбашзованих те-риторш впливають як умови водозбору (стушнь благоустрою i санiтарний стан територп, щiльнiсть забудови i 11 функцюнальне призначення, штенсив-нiсть руху транспорту тощо), так i пдрометеороло-пчш умови (iнтенсивнiсть i к1льк1сть опащв, штен-сивнiсть процесу снiготанення, перюд сухо! погоди й iн.).

Таким чином, урбашзащя (У) також значно впливае на стан екосистем малих рж.

Водозабiр пiдприемств промисловостi, кому-нального i сiльського господарства впливае на ви-снаження водних ресурав малих рiчок. Показник впливу водозабору на зменшення стоку малих рiчок (ВЗ) розраховуеться як ввдношення витрат водозабору пiдприемствами - водокористувачами до ви-трати рiчки 95% забезпеченосп [5]:

Водовiдведення промислових шдприемств, а також об'ектiв комунального i сiльського господарства вiдноситься до одному з найбшьш значних "негативних" чинник1в негативного впливу на пд-рологiчний i гiдрохiмiчний режим водних об'екпв. Багато неорганiчних i оргашчних речовин, як1 на-дiйшли у воду, гальмують процеси самоочищения, що збшьшуе ризик забруднення водойм i пору-шення !хньо! еколопчно! стшкосп.

Показник впливу скидiв стiчних вод пвдпри-емств промисловостi, комунального i сiльського господарства на пдролопчних режим малих рiчок (СВ) визначаеться вщношенням витрат скиду води шдприемствами - водокористувачами до витрати рiчки 95% забезпеченостi [5]:

Жсв

СВ = С (4)

Ж 95%

Показник ступеня негативного впливу антро-погенних факторiв на розвиток деградацшних про-цесiв у екосистемах малих рiчок обчислюеться як площа чотирикутника [5]:

8а- = 1/2 X (У + Р) X (ВЗ +СВ) (5)

До "позитивних" чиннишв стабшзацп i полш-шення стану екосистем басейшв малих рiчок ввдно-сяться:

-лiсистiсть (Л);

- залуженшсть (ЛГ);

- озертгь (ПО);

- показник змiни стоку рiчки (В1).

Лiсистiсть (Л) являе собою ввдношення площi басейну, покритих люами (Sл) до загально! площi басейну рiчки (Sбр):

С л

л = у- (6)

С бр

Для малих рiчок велике значення мае деревна i чагарникова рослиншсть, яка росте берегами, тому що вона не тшьки запобтае ерози берегiв, але й зме-ншуе випаровування i прогрiваиня, затшюючи во-дну поверхню. Лiсовi насадження впливають на як1сний склад стоку, поглинаючи з розчину катiони й анюни, полiпшуючи бактерiологiчнi властивостi води, очищаючи !х ввд зважених твердих часток i впливаючи на температурний режим водних об'ек-тiв, а також забезпечуе трансформащю поверхневого стоку в тдземний i його рiвномiрнiсть у часi. Зменшення лiсистостi водозбiрно! площi призво-дить до обмшння i навiть загибелi малих рiчок.

Залуженiсть (ЛГ) являе собою ввдношення площi басейну, покриту лугами ^лг ) до загально! площi басейну ржи ^бр):

С лг

ЛГ = —- (7)

С бр

На процес замулення великий вплив чинить пдролопчний режим рiчки. Показник озерносп (ПО) являе собою вадношення площi водойм (Sв) до загально! площi басейну рiки (Sбр).

Озернiсть впливае на рiвномiрний розподiл стоку в рщ, отже, це позитивний чинник стабшза-цi! екологiчного стану малих рiчок.

Показник змiни гiдрологiчного стоку рiчки являе собою ввдношення (Wсг) норми стоку до серед-ньорiчного об'ему стоку рiчки ^бр) [5]:

Ж СГ

В1 = -

W Р

(8)

Показник впливу позитивних факторiв на розвиток процеав в басейнах малих рiчок розраховуеться за формулою [5]:

8ес+- = 1/2 X (Л + ЛГ) X (ПО +В1) (9) Для кожно! природно! зони i пiдзони iснують значення люистосп, розораиостi й iнших показни-к1в, при яких компоненти природного середовища знаходяться в близьких до оптимальних ввдношен-нях. Вiдхиления фактичних показник1в формування гiдрологiчного i гiдрохiмiчного режимiв малих рiчок ввд природних (антропогенно-непоруше-них) дозволяе визначити iмовiрнiсть (ризик) порушення еколопчно! стiйкостi басейнiв малих рь чок i може бути прийнята як мiра екологiчно! небе-зпеки.

Коефiцiент спрямованосп процесiв в басейнах малих рiчок (Кн) можна визначати вiдношениям ве-личини негативного впливу антропогенних фак-торiв на розвиток деградацiйних процеав (Sа-) до величини позитивного впливу природних факторiв М. [5]:

Кн=— (10)

S

Показник розвитку процеав (Пнп), що вщбу-ваються в басейнах малих р!чок тд впливом приро-дних ! антропогенних фактор!в визначаеться за формулою [5]:

Пнп = Кн X Sпр (11)

Визначення спрямованосп процеав стану еко-систем малих р!чок мае велике значения для щен-тифшацп проблемних ситуацш ! оцшки !хньо! гос-троти з метою прийняття ршень про першочерго-вють реал!зацп водоохоронних заход!в у 1хшх басейнах.

Мал! р!чки являють собою основу пдрографь чно! мереж!, виконуючи природоутворююч! й еко-лопчш функцп, а також е важливим чинником роз-мщення продуктивних сил ! сощально-економ!ч-ного розвитку суспшьства.

Багато дослщжень присвячено впливу люисто-сп, розораносп, залуженосп на стан водних екоси-стем, особливо малих р!чок [6-9].

Господарська д1яльшсть у значнш м!р! зм!нюе водний режим малих р!чок, зменшуючи р!чний ! ме-женевий спк, е причиною розвитку ерозп на водоз-борах, посилення замулення русел, зменшення зда-тносп самоочищення рш, змши пдробюлопчних умов ! заболочування заплавних земель.

Скорочення люистосп водозбор!в, мелюрати-вш заходи, як проводяться без наукового обгрунту-вання, оранка р!чково! долини, надм!рний випас ху-доби на схилах ! в заплав!, випрямлення русел приводить до замулення малих р!чок.

Скидання неочищених ! недостатньо очище-них спчних вод тдприемствами промисловосп, комунального ! альського господарства приводить до пригноблення як вищих, так ! нижчих бюцено-з!в, значно попршуе як1сть водних об'екпв, пору-шуеться стшшсть !х екосистем, р!чка втрачае свое господарське ! рекреацшне значення.

Використання водних ресурав малих р!чок у альському господарст пов'язане з безповорот-ними витратами р!чково! води на зрошення, забру-дненням водних об'екпв пестицидами й шшими компонентами поверхневого стоку з! альгоспупдь, а також оргашчними речовинами ! збудниками ш-фекцшних захворювань - яйцями гельмшпв з! сп-чними водами тваринницьких комплекав ! птахо-ферм.

Ввдновлення ! формування оптимального режиму малих р!чок може бути досягнуте шляхом ус-унення причин !хньо! деградацп ! здшснення комплексу спещальних оргашзацшних, агротехшчних, люомелюративних й шших ввдбудовних водоохоронних заход!в на основ! анал!зу рацюнальносп го-сподарського використання !х водних ресурав ! земель водозб!рно! площг

Ввдповщно до формули (10) коефщент спрямованосп процеав в басейнах малих р!чок (Кн) визначаеться ввдношенням величини негативного впливу антропогенних чиннишв на розвиток дегра-дацшних процеав у екосистемах малих рж (Sa) до величини позитивного впливу природно-сформова-них фактор!в (Sес).

Якщо Sa > §ес , то Кн >1, отже, антропогенш фа-ктори впливають на розвиток деградацшних процеав у екосистемах малих р!чок, що вимагае визначення комплексу природоохоронних заход!в на основ! анал!зу значимосп впливаючих чинник1в, ! оцшки негативних наслщшв.

При анал!з! рацюнальносп господарського використання водних ресурав ! водозб!рно! площ! малих р!чок рангують величини розораносп (Р), урба-шзованосп (У), показники впливу водозабору (ВЗ) ! скидання спчних вод тдприемств промисловосп, альського ! комунального господарства (СВ) на стан малих р!чок. Показник, що мае найб!льшу величину вивчаеться найбшьш детально при визна-ченш комплексу природоохоронних заход!в.

З метою визначення причин розвитку деградацшних процеав ! визначення заход!в щодо !хньо! стабшзацп ! збшшення стшкосп малих р!чок до антропогенного навантаження рангують показники озерносп (ПО), залуженосп (ЛГ), люистосп (Л) ! показник зм!нювання стоку р!чки (В1) Показникам з найменшою величиною присвоюеться перший ранг ! вони !дентиф!кують проблеми, на яш необх1-дно звернути першочергову увагу при вибор! захо-д!в щодо захисту малих р!к вщ забруднення ! висна-ження.

Для стабшзацп процеав формування г!дроло-г!чного ! г!дрох1м!чного режим!в р!ки необх1дне до-тримання умови: (У + Р) X (ВЗ +СВ) < (Л + ЛГ) X (ПО +В1)

(12)

Вщродження малих р!чок може бути досягнуте шляхом усунення причин !хньо! деградац!! ! зд!йс-нення комплексу спещальних орган!зац!йних, агро-техн!чних, люомелюративних ! !нших в1дбудовних водоохоронних заход!в на основ! анал!зу рац!ональ-носп господарського використання !хн!х водних ресурав ! земель водозб!рно! площ!.

Висновки

Мал! р!чки формують водн! ресурси, пдроло-г!чний режим ! яшсть води середн!х ! великих р!чок, створюють природн! ландшафти великих терито-р!й, а з !ншого боку, функцюнування басейн!в малих р!чок визначаеться станом рег!ональних ланд-шафтних комплекав.

Важливою особлив!стю малих р!чок е залеж-н!сть водност!, пдролопчного режиму ! якост! води в1д параметр!в, що характеризують поверхню водо-збору (л!сист!сть, заболочен!сть, еродован!сть, ро-зоран!сть, зарегульован!сть, тощо) [9].

Полшшення сучасного стану водних екосистем передбачае шгегращю ключових принцип!в екосистемного тдходу у водну пол!тику. З метою досягнення доброго еколог!чного статусу для вах водойм Румун!!, в робот! [10] представлено шнова-цшний п!дх1д до мон!торингу якост! вод ! оц!нки еколог!чного стану водних об'екпв. При такому п!-дход! р!чкова система розглядаеться як сукупшсть екосистем, який включае в себе не тшьки р!чки, а й прибережш зони з видами рослин ! тварин, як1 на-селяють цей прост!р.

З огляду на виклики та загрози, з якими в да-ний час стикаеться управлiння водними ресурсами i посилення невизначеностi на змши клiмату, очевидна потреба в гнучкий системi екологiчного ре-гулювання. Правильний баланс мгж гнучшстю в ре-алiзацil i надшний у виконаннi стандартiв мае най-важливiше значення для змiцнення адаптацшного потенцiалу в управлiннi водними ресурсами. Але досягнення цих цiлей одночасно створюе особливi труднощi. Щдхвд £С до управлiння водними ресурсами спрямований на змiцнення мiсцевого управ-лiння на вiдповiдних рiвнях [11].

В цш роботi запропоновано метод оцшювання ризику розвитку деградацiйних процеав в рiчкових басейнах. Цей метод е складовою iерархiчного тд-ходу до оцiнювання екологiчного ризику попр-шення стану поверхневих вод.

Розробка комплексу водоохоронних заходiв потребуе аналiзу причин розвитку деградацiйних процеав у водних екосистемах i факторiв, що позитивно впливають на еколопчний стан рiчок. Необ-хвдно також проаналiзувати рацiональнiсть ведения господарсько! дiяльностi в рiчкових басейнах i ю-нуючий стан природоохоронно! дiяльностi [5]. Для вирiшения проблеми змщнення мiсцевого управ-лiния водними ресурсами в статп запропоновано визначення комплексу природоохоронних заходiв на основi оцшки рацiональностi господарського ви-користання водозбiрноl площi.

Список лiтератури:

1. Водний Кодекс Украши. / Верховна Рада Укра!ни. - Офiц. вид. - К.: Парлам. вид - во, 1995. — 15с. - ^блютека офщшних видань)

2. Рибалова О.В., Росколотько А.В. Короб-к1на К.М. Привабливкть Чугу!вського району Хар-швсько! областi для туризму та рекреацшного ви-користання за iсторичними i природними умовами / The 6 th International scientific and practical conference "Scientific achievements of modern society" (February 5-7, 2020) Cognum Publishing House, Liverpool, United Kingdom. 2020. 1127 - 1137 p.

3. Рибалова О.В., Шароватова О.П., Бонда-ренко О.О. Визначення рекреацшного потенщалу Харшвсько! обласп / The 6th International scientific

and practical conference "Dynamics of the development of world science" (February 19-21, 2020) Perfect Publishing, Vancouver, Canada. 2020. p.953-962.

4. Рибалова О.В., 1лынський А.В., Бонда-ренко О.О. Determination of the influence of natural and anthropogenic factors on the ecological condition of the Oskil river in the Kharkiv region / Norwegian Journal of development of the International Science, Vol. 3, р. 18-21

5. Рибалова О.В., Артем'ев С.Р., Саратна М.В., Цимбал Б.М., Бахарева А.Ю., Шестопалов О.В., Фшенко О.М. Development of estimation methods of environment al risk degrading the sureace water state. Eastern-European Journal of enterprise Technologies. 2018. № 2/10 (92). P. 4-17.

6. Yiping Hou , Mingfang Zhang , Zuozhu Meng , Shirong Liu , Pengsen Sun , Taoli Yang. (2018). Assessing the Impact of Forest Change and Climate Variability on Dry Season Runoff by an Improved Single Watershed Approach: A Comparative Study in Two Large Watersheds, China. Forests. 2018;9(1):46 DOI 10.3390/f9010046

7. Chandra Richardson , Sudha Yerramilli , Yaw A. Twumasi , Bennetta Robinson , Joan M. Wesley , Edmund C. Merem . (2011). The Applications of GIS in the Analysis of the Impacts of Human Activities on South Texas Watersheds. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2011;8(6):2418-2446 DOI 10.3390/ijerph8062418

8. Рыбалова О.В., Анисимова С.В. Новый подход к определению комплекса природоохранных мероприятий на основе исследования особенностей экосистем малых рек // Вюн. Мiжнар. слов'янського ун.-ту. - Харшв, 2003. - Т. VI. №2. -С.15-18

9. Рибалова О.В. Оцшка спрямованосп процеав стану екосистем малих рiчок / О.В. Рибалова, С.В. Ашамова, О.В. Поддашшн // Вюн. Междунар. Славянского ун. -та. - Харьков, 2003. - Т. VI, № 1. - С.12-16

10. Tecuci I., Moldoveanu Marinela. (2014). The assessment of hydromorphological status of Romanian rivers. Aerul §i Apa: Componente ale Mediului. 2014;2014:78-85

11. T.M. Cornea, M. Dima, D. Roca. (2011). Climate change impacts on water resources. Aerul §i Apa: Componente ale Mediului. 2011;2011:425-433