На правах рукописи Щербинина Светлана Васильевна ЭКОЛОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ

На правах рукописи
Щербинина Светлана Васильевна
ЭКОЛОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ
РЕЧНЫХ ВОДОСБОРОВ ДЛЯ УТОЧНЕНИЯ КОМПЛЕКСА
ВОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
(на примере Воронежской области)
25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата географических наук
Воронеж - 2006
2
Работа выполнена на кафедре физической географии Воронежского
государственного педагогического университета
Научный руководитель:
доктор географических наук, профессор
Смольянинов Владимир Митрофанович
Официальные оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Кумани Михаил Владимирович
кандидат географических наук, доцент
Дмитриева Вера Александровна
Ведущая организация:
Белгородский государственный
университет
Защита диссертации состоится 5 декабря 2006 г. в 15 30 на заседании диссертационного совета ДМ 212.036.02 при Воронежском государственном педагогическом университете, по адресу: 394043 г. Воронеж, ул. Ленина, д. 86, ауд. 408.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки
Воронежского государственного педагогического университета
Автореферат разослан 4 ноября 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат географических наук,
доцент
В.И. Шмыков
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Важнейшей задачей концепции устойчивого экологически безопасного развития Российской Федерации является обеспечение населения, а также промышленного и сельскохозяйственного производства водными ресурсами в необходимом количестве и требуемого качества. В
регионах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду при
решении проблемы экологически безопасного водопользования большое значение имеет эколого-гидрологическая оценка состояния речных водосборов. На
формирование водных ресурсов в большинстве регионов России в последние
два десятилетия значительное влияние оказывают снижение объемов и эффективности природоохранной деятельности в условиях новых форм ведения хозяйства. Результатом этих эколого-экономических изменений являются нарушение средоформирующих и ресурсовоспроизводящих функций геосистем,
снижение качества водных ресурсов, изменение режима и количества основных
составляющих водных ресурсов – поверхностных и подземных вод. Одновременно отмечаются ухудшение качества водоснабжения населения и увеличение
его заболеваемости.
Это касается, прежде всего, регионов, где отмечается разноплановая хозяйственная деятельность человека, а также существует природная предрасположенность территории к возникновению водно-экологических проблем, что
приводит водные объекты к неудовлетворительному экологическому состоянию. К таким регионам относится Воронежская область, где отмечаются загрязнение поверхностных и подземных вод, ухудшение состояния малых и
средних рек, снижение уровней подземных вод в результате интенсивного отбора из основных водоносных горизонтов.
Целью исследования является разработка методики эколого-гидрологической оценки состояния речных водосборов на основе применения многомерного статистического анализа и методов определения эколого-гидрологического риска для территории Воронежской области.
Для достижения этой цели решались задачи:
1. Выявление основных природных и антропогенных показателей эколого-гидрологического состояния водосборов малых и средних рек на основе
многомерного статистического анализа.
2. Типизация речных водосборов района исследования по основным природным и эколого-гидрологическим показателям.
3. Определение площади урбанизированной территории на речных водосборах в Воронежской области.
4. Анализ эколого-гидрологического риска; районирование региона исследований по его величине.
5. Уточнение комплекса водоохранных мероприятий, улучшающих эколого-гидрологическое состояние речных водосборов.
В качестве объекта исследования выбраны малые и средние водосборы
рек Воронежской области, рассматриваемые как географические системы, элементами которых являются взаимосвязанные: природные условия, хозяйство и
4
население, а ведущим системообразующим фактором – водохозяйственная деятельность человека.
Предметом исследования являются процессы, происходящие под влиянием хозяйственной деятельности человека и вызывающие изменения в эколого-гидрологическом состоянии территории Воронежской области.
В теоретическом и методологическом отношении диссертация основывается на современных представлениях в географической науке о системоформирующей роли речного стока, структуре и функциях водосборов, выявлении, ранжировании и картографировании состояния природных вод, определяющих условия жизни людей и функционирование экологических систем (А.Н.
Антипов, Г.В. Бачурин, М.А. Великанов, А.М. Владимиров, В.Е. Водогрецкий,
В.С. Вуглинский, В.Г. Глушков, С.В. Долгов, К.Н. Дьяконов, Н.И. Коронкевич,
Л.М. Корытный, П.С. Кузин, А.Г. Курдов, А.Ю. Ретеюм, И.А. Шикломанов).
Информационной базой диссертационного исследования явились статистические материалы: Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Воронежской области, Государственной водной службы и отдела охраны окружающей среды комитета природных ресурсов Воронежской области, Экологической инспекции администрации области, Воронежского филиала ФГУ «Специализированная инспекция аналитического контроля
по Центральному региону», Государственного геологического предприятия
«Воронежгеология» и Воронежского территориального центра государственного мониторинга геологической среды, департамента «Воронежмелиорация»,
Верхне-Донского бассейнового управления по регулированию использования и
охраны вод, а также материалы Центральной опытно-методической экспедиции
Министерства геологии РФ, ФГУП «ЦЧОНИИГипрозем», кафедр физической
географии ВГПУ, а также геоэкологии и мониторинга окружающей среды ВГУ.
Задачи исследования решались с помощью традиционных методов, используемых в географии: сравнительно-географического, картографического,
классификации, а также статистико-математического. При этом были использованы также программные средства статистической обработки данных STATISTICA для WINDOWS (версия 6.0), Stata v.6.0, и MathCAD 11.
Научная новизна исследования заключается в реализации методики эколого-гидрологической оценки состояния речных водосборов, которая позволяет
выявить природные и антропогенные факторы, влияющие на эколого-гидрологическое состояние водных ресурсов Воронежской области; провести типизацию речных водосборов по условиям развития негативных природных процессов, величине антропогенной нагрузки и последствиям хозяйственной деятельности человека; определить площади, занимаемые населенными пунктами
на речных водосборах района исследований; установить величину экологогидрологического риска и провести районирование региона по степени этого
риска; уточнить комплекс мероприятий, обеспечивающих улучшение экологогидрологического состояния речных водосборов.
Практическая значимость работы определяется возможностью использования полученных данных для оптимизации использования водно-
5
ресурсного потенциала в регионе. Выводы работы и предложения по улучшению природоохранной деятельности могут быть использованы при разработке
комплекса мероприятий, обеспечивающих улучшение эффективности водоохранной инфраструктуры. Результаты диссертационной работы используются
в учебном процессе на естественно-географическом факультете Воронежского
государственного педагогического университета.
Основные защищаемые положения:
1. Методика эколого-гидрологической оценки состояния водосборов малых и средних рек в условиях Центрально-Черноземного региона.
2. Результаты эколого-гидрологической оценки состояния и типизации
речных водосборов Воронежской области по основным эколого-гидрологическим показателям.
3. Уточнение степени влияния урбанизации на водные объекты в результате определения площади населенных мест на речных водосборах района исследований.
4. Результаты определения эколого-гидрологического риска на речных
водосборах; районирование исследуемого региона по степени этого риска.
5. Рекомендации по уточнению комплекса водоохранных мероприятий с
учетом эколого-гидрологического риска на речных водосборах региона.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и
обсуждались на: научно-практической конференции «Проблемы сохранения и
оценки состояния природных комплексов и объектов» (Воронеж, 1999), IV
международной научно-практической конференции «Территориальная организация общества и управление в регионах» (Воронеж, 2000), на заседании Воронежского отдела Русского географического общества (Воронеж, 2000), XIV молодежной всероссийской научной конференции «Географические идеи и концепции как инструмент познания окружающего мира» (Иркутск, 2001), международной научно-практической конференции «Эколого-географические исследования в речных бассейнах» (Воронеж, 2001), III региональной научнопрактической конференции «Проблемы регионального природопользования и
методика преподавания естественных наук в школе» (Воронеж, 2002), Научной
конференции по итогам НИР и НИРС ВГПУ 2003 года (Воронеж, 2004). По теме диссертации опубликованы 11 печатных работ, из которых одна – в журнале, находящемся в перечне изданий, рекомендованных ВАК.
Личный вклад автора заключается в сборе, систематизации и анализе
фактического материала; проведении полевых обследований; обобщении статистического материала и его обработке, а также в выполненной научной интерпретации полученных результатов и формулировании выводов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти
глав, заключения, списка использованных литературных источников, включающего в себя 173 наименования, приложений. Общий объём работы – 155 стр.
Основной текст содержит 20 таблиц и 22 рисунка.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
6
Во введении обосновывается актуальность темы, формируется цель и задачи исследования, определяется его научная новизна, раскрывается практическая значимость полученных результатов, определяются выносимые на защиту
основные положения.
В первой главе «Бассейновый подход в эколого-гидрологических исследованиях» отмечен опыт его применения в гидрологии суши. Рассмотрены возможности бассейнового подхода при решении различных проблем в науках физико-географического цикла, ландшафтоведении и геоэкологических исследованиях, обращается внимание на его роль в решении проблемы организации,
рационализации, оптимизации, моделирования, природопользования и управления природными процессами.
В становлении бассейновой концепции значительный вклад внесло развитие зонально-ландшафтного гидрологического районирования (В.Г. Глушков,
П.С. Кузин), разработка представлений о системоформирующей роли стока,
структуре и функциях водосборов (А.Н. Антипов, К.Н. Дьяконов, Л.М. Корытный, А.Ю. Ретеюм), формах упорядоченности геосистемной структуры (В.Н.
Солнцев), типологической и региональной неоднородности бассейнов рек (Ф.Н.
Мильков), классификации рек (Г.В. Бачурин). Интерес к бассейновому подходу
проявлялся во многих исследованиях: геоморфологических (А.А. Вирский,
Ю.Г. Симонов, А, Стралер, Р. Хортон), геохимических (М.А. Глазовская, Б.Б.
Полынов), воднобалансовых (А.Г. Булавко, И.Н. Гарцман, М.И. Львович). Используется такой подход при расчетах баланса загрязняющих веществ (В.П.
Казначеев), а также биосферных (С.П. Горшков, А.П. Фиськов) и геосистемных
(А.Д. Арманд, К.Н. Дьяконов, С.И. Зотов, С.Я. Сергин, А.Ю. Ретеюм) исследованиях. Теоретическое обоснование бассейновой концепции в природопользовании дано Л.М. Корытным. В рамках теории антропогенной трансформации
природных систем, элементы которой разрабатывались во многих естественных
дисциплинах, проблемам трансформации природных вод в результате изменений в регионах антропогенной нагрузки в последнее десятилетие ХХ в., уделяли внимание С.В. Долгов, И.С. Зайцева, Л.М. Китаев, Н.Н. Клюев, Н.И. Коронкевич и С.Я. Ясинский.
Применительно к концепции перехода административных образований
России к безопасному и устойчивому развитию, бассейновый принцип управления использованием, восстановлением и охраной водных ресурсов с использованием ГИС-технологий, обеспечивает решение различных задач: разработку
генеральных схем водопользования; оценку вклада различных хозяйствующих
субъектов, находящихся на водосборе, в загрязнение реки и её притоков, а также ряд других задач (В.В. Найденко, 2003). Однако на практике такой подход
применяется редко. В данной работе бассейново-территориальный принцип
принят в качестве основного при обобщении результатов исследования, а речной бассейн выбран в качестве таксономической единицы.
Во второй главе «Методика исследования» охарактеризована последовательность научно-исследовательских операций, осуществляемых в процессе
выполнения работы, а также методы исследований.
7
Основным понятием используемым в работе является "эколого-гидрологическое состояние речного бассейна", то есть набор характеристик сложной геоэкологической системы - речного бассейна, соответствующий определенному
постоянному механизму действия природных и антропогенных факторов. Изменение эколого-гидрологического состояния бассейна происходит под воздействием механизма основных природных и антропогенных факторов.
Используемая в работе методика включает в себя четыре этапа (рис. 1).
В районе исследований по топографической карте масштаба 1:200000
нами были выделены водосборы малых и средних рек. Для каждого водосбора
были установлены три группы показателей: природные факторы, характеризующие геолого-геоморфологические и гидролого-гидрогеологические условия,
свойства рельефообразующих пород и почвенного покрова. Показатели антропогенной группы факторов, которые характеризуют: величину отбора поверхностных и подземных вод, объем сбрасываемых сточных вод, использование
удобрений и ядохимикатов в земледелии, регулирование поверхностного стока
прудами, орошение земель, облесение и распаханность территории. Показатели
последствий хозяйственной деятельности человека – безвозвратные потери
водных ресурсов, сокращение подземного стока после вырубки лесов и в результате интенсивного отбора подземных вод, загрязнение поверхностных вод
промышленными стоками, а также удобрениями и ядохимикатами, используемые в земледелии, почвенная и овражная эрозия.
В ходе работ были использованы результаты гидрохимических наблюдений, проводимых в рамках Государственного мониторинга поверхностных водных объектов (ГМПВО) на территории Воронежской области. Изучение проводилось на 13-ти входящих и выходящих пограничных створах и 24-х створах на
притоках I – IV порядка, 36-ти расположенных около водохозяйственных систем и сооружений и 5-ти створах – в местах водозаборов на технологические
цели. Отбор проб на гидрохимический анализ осуществлялся согласно ГОСТа
17.1.5.04-81 «Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора,
первичной обработки и хранения проб природных вод. ГОСТР 51592-2000».
Методы статистического анализа. Изучение и анализ большого количества показателей, неоднородных по информативности и размерности, можно
производить с использованием многомерного статистического анализа, который позволяет установить скрытые закономерности, объективно существующие в природно-хозяйственных системах. Изучение природных и хозяйственных факторов следует начинать с факторного анализа, главными целями которого являются: сокращение числа переменных (редукция данных) и определение структуры взаимосвязей между переменными, то есть классификация переменных. Поэтому факторный анализ может использоваться как метод сокращения данных, а также как метод классификации.
Классификационный подход основан на следующих положениях. Классифицирование объектов рассматривается, как построение дискретной модели
множества А. Под классом понимается подмножество {A i}, взятое на универсальном множестве всех объектов А; члены класса α обладают большим
8
Определение проблемы. Формулировка задач
2 этап
1 этап
планирование
Определение объекта, масштаба,
метода исследования
Разработка схемы исследования
Выбор
источников
информации
Выбор модели
сбора первичных данных
Формализация
задачи
Моделирование методами
статистического анализа
представление:
матрица выборочных данных
обработка
3 этап
Выбор метода расчета
риска длительного
воздействия
Многомерные исследовательские методы:
 выявление главных факторов → метод выделения факторов → метод
главных компонент;
 выделение кластеров → кластерный
анализ;
 построение классификатора → методы дискриминантного анализа.
представление: линейноэкспоненциальная модель
представление:
корреляционные матрицы, двухмерные
графики факторных нагрузок, графики
описывающие дискриминантные функции, таблицы факторных нагрузок
4 этап
интерпретация
Объекты: упорядоченные
данные обработки (таблицы, схемы типизации,
диаграммы)
Сопоставление и сопряженный анализ
Содержательная интерпретация
Выводы и рекомендации
Рис.1. Порядок выполнения этапов исследования
9
сходством между собой, чем со всеми прочими, не принадлежащими к данному
подмножеству. Подмножества не пересекаются, отсутствуют «нулевые» подмножества, и совокупность всех объектов подмножеств – классов образует
полное множество, то есть Аi ∩ Аj = 0; Аi ≠ 0; U Ai = А.
Классифицирование объектов состоит из следующих этапов: 1) анализ
универсального множества, его общее описание, выбор классификационного
критерия и его формализация; 2) собственно классифицирование, выделение
классов по заданному алгоритму; 3) обобщение свойств и особенностей выделенных классов. Анализ главных компонент является методом сокращения
данных, в то время как анализ главных факторов применяется с целью определения структуры взаимосвязей между переменными. Основное отличие этих
двух моделей состоит в том, что в анализе главных компонент предполагается,
что должна быть использована вся изменчивость переменных, тогда как в анализе главных факторов используется только изменчивость переменной, общая и
для других переменных. Возможность сделать оценку структуры данных визуальным способом дает двух- или трехмерная размерность, которая представляет
изучаемые природно-хозяйственные объекты в виде точек на плоскости. Вращение факторной структуры, то есть поворот осей позволяет добиться того,
чтобы каждой переменной, насколько это возможно, соответствовал свой собственный фактор. Такое преобразование существенно облегчает трактовку факторов, позволяя наблюдать наиболее характерные отношения, скрываемые более общими, получаемыми при прямом преобразовании.
После выявления главных факторов и получения координат переменных в
пространстве главных компонент, проводится кластерный анализ. В результате
этого схожие объекты, в нашем случае – бассейны рек, в признаковом пространстве образуют локальные сгущения, то есть кластеры.
Кластерный анализ проводился нами методом древовидной кластеризации, анализ различий – Уорда (Word’ s method), основанном на минимизации
внутригрупповой дисперсии. Группе речных бассейнов, обладающих сходными
показателями, присваивался свой номер. Дискриминантный анализ, основанный на выделении дискриминирующих функций, представляющих собой линейную комбинацию переменных, вносящих наибольший вклад в различие
между группами, позволил для группировки речных бассейнов выделить переменные, в наибольшей степени различающие сравниваемые объекты, то есть
речные бассейны.
Методы определения риска. Существенным фактором в обеспечении
устойчивого развития населенных мест является эколого-гидрологический
риск, который определяется вероятностью возникновения нежелательного события и выражается в процентах или долях единицы. Вероятность события –
это численная мера степени объективной возможности этого события, заключенная между нулем и единицей.
В диссертационной работе в основу расчета трех типов риска, характеризующих: загрязнение вод (Riskзагр), истощение водных ресурсов (Riskист) и деградацию речной сети (Riskдегр); положен метод определения риска длительного (хронического) воздействия. Этот метод разработан Международным инсти-
10
тутом оценки риска здоровью населения [Киселев, Фридман, 1997; Найденко,
2003]. Расчет риска основан на использовании математической (линейноэкспоненциальной) модели:
Risk = 1 – exp (-Unit_ Risk Cв t),
(1)
где Risk – потенциальный риск; Unit_ Risk – единица риска, определяемая как
фактор пропорции роста риска в зависимости от величины действующей концентрации (дозы); C – реальная концентрация (или доза) вещества, оказывающая воздействие за время t; в – коэффициент, учитывающий особенности токсических свойств вещества. Эколого-гидрологический риск для водосборов
территории Воронежской области, рассчитывался по формулам:
Riskзагр = 1 – exp{ℓn (0.84)·ИЗВ·Кз· Кзап},
(2)
где ИЗВ – гидрохимический индекс загрязнения воды; Кзап – коэффициент запаса, принимаемый равным 10; Кз – коэффициент загрязнения. В формуле (2)
Кз является поправочным коэффициентом, учитывает качество воды (ККВ)
водных объектов и зависит от вариации значения гидрохимического индекса
загрязнения воды (ИЗВ): (0,2-1,0ккв 1-2; 1,0-4,0ккв 3-4; 4,0-10,0ккв 5-6; > 10,0ккв 7), значения Кз (0,5; 1,0; 1,5; 2,0).
Riskист = 1 – exp{ℓn (0.84) ·Кист ·Кп},
(3)
где Кист - коэффициент истощения водных ресурсов; Кп - поправочный коэффициент зависящий от вариации коэффициента истощения (Кист): (0,1– 0,5; 0,5
– 1,0; 1,0 – 1,5; 1,5 – 2,0; 2,0 – 2,5; >2,5). Кп (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0).
Riskдегр = 1 – exp{ℓn (0.84) ·Кдегр ·Кп},
(4)
где Кдегр - коэффициент деградации речной сети; Кп - поправочный коэффициент зависящий от вариации коэффициента деградации речной сети (Кдегр): (0,2 –
1,0; 1,0 – 1,8; 1,8 – 2,6; 2,6 – 3,4; 3,4 – 4,2; 4,2 – 5,0; > 5,0). Кп (0,5; 1,0; 1,5;
2,0; 2,5; 3,0; 3,5).
Формула для расчета средневзвешенного риска имеет вид:
Riskср. = 1 – exp1/3{ℓn (1-Rзагр) + {ℓn (1-Rист) + {ℓn (1-Rдегр)}, (5)
где Rзагр , Rист , Rдегр – показатели трех типов риска.
В третьей главе «Природные и антропогенные факторы экологогидрологического состояния речных бассейнов на территории Воронежской
области» описаны природные и антропогенные факторы эколого-гидрологического состояния, охарактеризованы изменения в антропогенной нагрузке на
водные ресурсы. Решена задача типизации территории по условиям развития
природных процессов, величине антропогенной нагрузки.
По имеющимся картографическим данным на территории Воронежской
области насчитывается 233 постоянных водотока длиной более 10 км, в том
числе 64 малые реки – длиной от 26 до 100 км, 8 средних рек – длиной от 101
до 300 км, и одна большая река – Дон.
Территория региона небогата водными ресурсами. В средний по водности
год на долю местных ресурсов приходится 3,6 км3, фактические ресурсы речно-
11
го стока Воронежской области больше местных за счет притока с соседних территорий. Общая величина притока оценивается в 10,3 км3. В расчете на душу
населения среднее многолетнее значение ресурсов местного стока составляет
1,2 тыс.м3, что в 1,5 и 1,2 раза меньше чем в соседних – Тамбовской, Курской и
Липецкой областях. Годовой сток изменяется от 120 - 100 мм на северо-западе
и севере, до 40 мм на юго-востоке. При этом 65 % на северо-западе, а в юговосточных районах 75% годового стока приходится на период кратковременного весеннего половодья, именно в этот период осуществляется промывка русел
от накопленных загрязнений, становится высокой разбавляющая способность
речных вод. Модуль подземного стока в целом изменяется с северо-запада на
юго-восток от 0,8 до 0,1 л/с/км2.
Основными показателями при типизации водосборных площадей по
условиям развития природных процессов были приняты: площадь земель с крутизной склонов более 5о, %; водопроницаемость рельефообразующих пород, %;
модуль весеннего стока за год 50% обеспеченности, л (с км2); площадь пашни,
га/км2; облесенность, %; содержание гумуса, % ; модуль подземного стока, л (с
км2). Проведенная типизация позволяет отметить, что для территории северозападной и юго-западной части области (IIIтип - Б. Верейка, Ведуга, В. Девица,
Еманча, Н. Девица, Потудань, Тихая Сосна (нижний участок); IVтип - Черная
Калитва, Ольховатка, Россошь; Vтип - Богучар и Левая Богучарка) характерна
значительная площадь земель крутизной склонов более 5о, слабая залесённость
водосборов, поэтому здесь складываются условия для интенсивного развития
почвенно-эрозионных процессов. Повышенная фильтрационная способность
рельефообразующих пород сильно ограничивает строительство прудов и водохранилищ. Для территории I и II типов (I - Хава, Матреночка, Эртиль, Курлак,
Тамлык, Тойда, Тишанка; II - Воронеж (нижнее течение), Усмань и Хворостань, Битюг, Чигла, Сухая Чигла, Икорец, Березовка, Токай, Елань, Савала,
Карачан, низовье Вороны и среднюю часть Хопра) развитию почвенно-эрозионных процессов препятствуют небольшие глубины базисов эрозии и крутизна склонов, слабое балочное расчленение. Это способствует интенсивному
сельскохозяйственному использованию земель на водосборах. Низкая водопроницаемость ледниковых суглинков создаёт возможность истощения основных
водоносных горизонтов при интенсивном отборе подземных вод.
Для части водосборов, расположенных на Калачской возвышенности
(VIтип - Осередь и Гаврило, Криуша, Мамоновка, Толучеевка, Подгорная, Манина), характерно в качестве рельефообразующих пород распространение мела,
мергелей и ледниковых суглинков – в значительной степени водопроницаемых.
Балочно-овражная сеть здесь интенсивно расчленяет поверхность и создает
условия для развития почвенно-эрозионных процессов. Интенсивный отбор
подземных и поверхностных вод создаст опасность значительного сокращения
меженного стока рек. К тому же испарение с водной поверхности на водосборах этого типа – высокое, а поверхностный и подземный речной сток – низкие.
Увеличение антропогенной нагрузки на водные ресурсы Воронежской
области продолжалось до конца 1980-х годов. Социально-экономическая перестройка общества, которая началась в 1990-х годах, сказалась на состоянии
12
водных ресурсов. Прямое или косвенное воздействие на них оказала, прежде
всего, трансформация сельскохозяйственного производства, важнейшими тенденциями которой в стране и, в частности, Воронежской области, стали: вывод
из оборота сельскохозяйственных площадей, снижение применения минеральных и органических удобрений, средств защиты растений, уменьшение поголовья сельскохозяйственных животных, перераспределение производства между
хозяйствами разных категорий и превращение личных подсобных хозяйств в
ведущие производители ряда видов сельскохозяйственной продукции.
Одновременно со снижением промышленной и сельскохозяйственной
нагрузки на водные ресурсы усилились негативное воздействие со стороны автотранспорта, а также многочисленных индивидуальных (приусадебных) хозяйств населения. Парк автомобилей в области в последние годы резко увеличился. Прирост числа автомобилей в 1995 году составил 3%, а 1998 – 20%. В
1999 году в области насчитывала 428,9 тыс. автомобилей, а к началу 2001 года
их было 467,3 тыс. В городе Воронеже за это время произошло увеличение автотранспорта с 188,6 до 205,1 тыс. единиц. Автотранспорт оказывает значительное загрязнение почвенного покрова и поверхностных вод – при смыве загрязняющих веществ, сконцентрированных вдоль дорог, с последующей миграцией их в речные русла. В хозяйствах населения на конец 2003 г было сосредоточено 23,9% крупного рогатого скота, 37%1 – свиней, 70% – овец и коз. В
них находится 90,5% посевных площадей картофеля и овощей. Усиление роли
хозяйств населения привело к концентрации нагрузки в ареалах вблизи речной
сети. В результате этого «центр тяжести» антропогенной нагрузки на водные
ресурсы сместился с водосборов ближе к рекам.
Гораздо меньше изменилась эта нагрузка на водные ресурсы со стороны
водного хозяйства. Потребности отраслей народного хозяйства в области обеспечиваются главным образом эксплуатацией подземных вод, то есть 1437 групповыми и одиночными водозаборами, включающих в себя более 8,5 тыс. эксплуатационных скважин. Средний модуль отбора вод в области – 0,21 л/с/км2.
На хозяйственные нужды из подземных водоносных горизонтов отбирается воды 593,4 млн. м3/год. Самые крупные водозаборы сосредоточены в городах области. В городе Воронеже имеется 11 централизованных водозаборов, производительность которых изменяется от 0,4 до 195,87 тыс. м 3/сут., а также 116 ведомственных водозаборов, которые включают в себя 267 эксплуатационные
скважины с общим годовым водоотбором – 31,61 тыс. м3/сут. Показатель отбора подземных вод на водосборах рек области колеблется от 0,9 тыс. м 3/км2 (р.
Карачан) до 5,4 (р. Тихая Сосна). Отбор воды из верхних водоносных горизонтов влияет на поверхностный меженный сток. Величина ущерба речному стоку
для малых рек может составлять 10% и более. В связи с экономическими реформами в регионе, отмечается общая тенденция к снижению забора воды. Однако объем хозяйственно-питьевого водопотребления увеличивается: в 1990 г.
– 192,0 млн. м3, 2004 г. – 209,4, а расходы на производственные нужды, сельскохозяйственное водоснабжение и орошение – уменьшаются. Отмечается некоторое снижение объема сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные
объекты: 1990 г. – 881 млн. м3, 2004 г. – 374,1.
13
При изучении основных видов хозяйственной деятельности человека на
рассматриваемой территории нами были выделено 8 основных показателей антропогенной нагрузки для кластер-анализа: водоотбор поверхностных вод, тыс.
м3/км2; водоотбор подземных вод, тыс. м3/км2; сброс промышленно-бытовых
стоков, тыс. м3/км2; применение удобрений и ядохимикатов, тыс. т /км2; регулирование местного стока прудами, тыс. м3/км2; орошение земель, тыс. га/км;
распахивание территории, %; регулирование весеннего стока агролесомелиоративными мероприятиями, тыс. м3/км2. В результате выделено четыре типа водосборов различающихся величиной антропогенной нагрузки (рис. 2).
Дон (25) – территория воронежского участка реки
Рис. 2. Типизация речных водосборов Воронежской области по антропогенной
нагрузке
I тип включает в себя часть площади водосбора реки Воронеж (2), находящейся в пределах области (3650 км2). Это наиболее экономически насыщенную территория в регионе. Здесь находится Воронежская промышленно-городская агломерация, где проживает более 1,1 млн. человек. Этот тип характеризуется повышенной антропогенной нагрузкой на водные ресурсы и максимальными показателями отбора поверхностных (11,5 тыс. м3/км2) и подземных
(26,1) вод на хозяйственные нужды. Модуль промышленно-бытовых стоков,
сбрасываемых в гидрографическую сеть составляет 28,9 тыс. м3/км2.
14
К II типу относятся водосборы рек: Эртиль (6), Курлак (7), Токай (8),
Усмань (3), Хава (4), Ворона (12), Хопер (13), Ведуга (14), Хворостань (21), Тихая Сосна (24), Ольховатка (30), Россошь (31), Черная Калитва (37), Подгорная (35), Манина (36), Потудань (23), Богучар (40), Левая Богучарка (41), Толучеевка (34), Криуша (39). Их суммарная площадь – 25246 км2. Этот тип отличается интенсивным антропогенным воздействием как на земельные так и водные
ресурсы: 62% его территории занимают пахотные земли, показатель применения удобрений и ядохимикатов составляет 6,5 т/км2, орошается земель – 1,1 га/
км2. Водоотбор поверхностных вод составляет 0,9 тыс. м3/км2, а подземных 2,7
тыс. м3/км2, сброс промышленно-бытовых стоков – 1,3 тыс. м3/км2. Для речных
водосборов данного типа характерны высокие показатели регулирования местного стока прудами (6,7 тыс. м3/км2), а также регулирование весеннего стока
агролесомероприятиями (10,7 тыс. м3/км2).
III тип образуют водосборы рек: Большая Верейка (1), Верхняя Девица
(18), Еманча (19), Нижняя Девица (20), Савала (10), Карачан (11), Битюг (27),
Осередь (32), Гаврило (33), Мамоновка (38). Его площадь составляет 11542 км2.
На водосборах этого типа отмечается относительно большое воздействие на
водные ресурсы, и небольшое – на земельные. Модуль отбора поверхностных и
подземных вод составляет, соответственно, 0,6 и 2,5 тыс. м3/км2, показатель
сброса промышленно-бытовых стоков равен 1,2 тыс. м3/км2. Средняя распаханность водосборов этого типа составляет 56,7%, показатель орошаемых земель –
1,0 га/км2, применения удобрений и ядохимикатов – 4,6 т/км2, регулирования
местного стока прудами – 6,4 тыс. м3/км2.
IV тип занимает площадь 7740 км2 и включает в себя водосборы рек:
Елань (9), Чигла (28), Икорец (26), Тамлык (15), Сухая Чигла (29), Тишанка (17),
Березовка (22), Тойда (16), Матреночка (5). Он отличается минимальным для
области водоотбором поверхностных (0,3 тыс. м3/км2) и подземных (2,2) вод, а
также объемом сброса промышленно-бытовых стоков – 0,7 тыс. м3/км2. В
большей степени здесь проявляется антропогенное воздействие на земельные
ресурсы: 61,5% территории здесь распахано. В данном типе отмечается минимальные показатели регулирования весеннего стока агролесомероприятиями и
прудами: соответственно – 5,1 и 4,4 тыс. м3/км2.
В четвертой главе «Анализ эколого-гидрологического риска для речных
бассейнов Воронежской области» произведена типизация речных водосборов
района исследований по показателям последствий хозяйственной деятельности
человека, определена площадь урбанизированной территории на речных водосборах и рассчитана для каждого из них величина эколого-гидрологического
риска.
Состояние водных ресурсов, как известно, зависит от общего состояния
природной среды. Основными последствиями хозяйственной деятельности человека в районе исследования, влияющими на экологическое состояние поверхностные и подземные воды, является ухудшение состояния почвенного покрова, а также безвозвратные потери водных ресурсов, сокращение подземного
стока, загрязнение природных вод органическими соединениями, пестицидами
15
и сточными водами. В работе выполнена типизация водосборов по этим показателям и выделено пять их типов (табл. 1).
Таблица 1
Типы речных водосборов с разным проявлением последствий
хозяйственной деятельности человека
Типы
I
II
III1
III2
IV
V
Площадь,км2
7350
11067
12380
11440
22842
12502
Х1
8,1
16,3
42,6
19,5
2,7
7,0
Х2
0,8
1,0
1,1
1,9
0,1
0,3
Х3
31,8
21,0
4,4
9,4
12,9
11,3
Х4
3,8
2,7
7,0
8,3
3,4
4,2
Х5
3,6
3,8
2,6
2,5
4,5
3,0
Х6
1,9
0,2
1,5
1,3
1,3
0,5
Х7
Х8
Х9
13,6 35,2 40,6
3,0 3,2 8,1
2,7 4,2 18,7
2,8 3,7 27,3
10,2 4,5 15,2
7,3 3,7 8,7
Х10
2,7
3,2
6,4
6,6
3,3
2,6
Х11
127
496
816
587
137
220
Основные показатели: Х1 – эродированость почв, %; Х2 – площадь оврагов, %; Х3 – подкисление почв, %; Х4 – солонцеватость почв, %; Х5 – переувлажнение почв, %; Х6 – засоление
почв, %; Х7 – безвозвратные потери водных ресурсов, тыс. м3/км2; Х8 – загрязнение вод
промышленно-комунальными стоками, %; Х9 – сокращение подземного стока при водозаборе
подземных вод, %; Х10 – загрязнение вод ядохимикатами и удобрениями, мг/м3; Х11 – ежегодные потери гумуса, кг/га.
I тип составляют части водосборов рек: Воронеж, Ворона и Хопер, находящиеся в пределах области. На них отмечается максимальное ухудшение качества водных ресурсов за счет загрязнения промышленно-коммунальными
стоками (35,2%), а также сокращение подземного стока при водозаборе (40%),
безвозвратные потери водных ресурсов – 13,6%. Здесь также много земель с
подкисленными почвами (31,8%).
Во II тип входят водосборы рек: Большая Верейка, Ведуга, В.Девица,
Еманча, Н.Девица, Потудань, Тихая Сосна, которые характеризуются довольно
высоким показателем эродированности почв – 16,3%. Вместе с тем, здесь небольшие безвозвратные потери водных ресурсов – 3 тыс. м3/км2, а также загрязнение поверхностных вод промышленно-коммунальными стоками – 3,2%.
III тип характеризуется значительным ухудшением состояния земель на
речных водосборах. При этом выделяется два подтипа. III1 – включает в себе
водосборы рек: Ольховатка, Россошь, Черная Калитва, Богучар и Левая Богучарка. III2 – рек: Толучеевка, Подгорная, Манина, Мамоновка, Криуша, Осередь
и Гаврило. Первый подтип отличается самой большой в области площадью эродированных земель – 42,6%, но меньшей площадью оврагов – 1,1%. Потери гумуса от эрозии здесь ежегодно достигают 816 кг/га, засоление почв отмечается
на 1,5% сельхозугодий; второй – наибольшей для области заовраженностью –
1,9%, при меньших эродированности земель – 19,5% и солонцеватости почв –
8,3%. Безвозвратные потери водных ресурсов в первом подтипе составляют 2,7
тыс. м3/км2, сокращение подземного стока при водозаборе – 18%, а загрязнение
вод ядохимикатами и удобрениями – 6,4 мг/м3; во втором – эти показатели соответственно составляют: 2,8 тыс. м3/км2; 27% и 6,6 мг/м3.
IV тип формируют водосборы рек: Усмань, Хава, Матреночка, Хворостань, Эртиль, Курлак, Токай, Елань, Савала, Карачан, Чигла и Сухая Чигла.
16
Этот тип характеризуется низкими показателями эродированности почв – 2,7%
и площади оврагов – 0,1%. Ежегодные потери гумуса от эрозии здесь составляют 137 кг/га, показатель переувлажнения земель – 4,5%. Безвозвратные потери водных ресурсов достигают 10,2 тыс. м3/км2, сокращение подземного стока
при водозаборе – 15,2%.
К V типу относятся водосборы рек: Тойда, Тамлык, Березовка, Тишанка,
Битюг, Икорец, на которых ухудшение состояния водных ресурсов произошло,
в основном, за счет сокращения подземного стока при водозаборе подземных
вод – 8,7%. Безвозвратные потери здесь достигают 7,3 тыс. м3/км2, показатели
загрязнение поверхностных вод промышленно-коммунальными стоками и ядохимикатами, соответственно, – 3,7 % и 2,6%.
Значительное влияние на состояние водосборов, прежде всего на геоморфологию и стокорегулирующую способность, оказывает урбанизация территорий. Степень влияния урбанизации на водные объекты зависит от площади урбанизированной территории. Основные урбанизированные территории района
исследования, являющиеся частью водосборов, обычно приурочены к средним
и нижним течениям рек, где сосредоточены населенные пункты с большой численностью населения и промышленным производством. Сток с этих территорий в количественном и качественном отношении резко отличается от стока с
естественного водосбора. Для каждого речного водосбора Воронежской области нами была определена площадь селитебных территорий (табл. 2).
В результате установлено, что в области около 8% общей площади занимают земли населенных пунктов. При этом общая площадь городских земель
составляет 1010,8 км2, поселков – 628,2 км2, сел – 2498,0 км2, хуторов и деревень – 254,4 км2. Площадь земель населенных пунктов на речных водосборах
занимает от 0,7% – р. Ворона, 1,7% – р. Савала, 2,1% – р. Тихая Сосна до 11,9%
– Верхняя Девица. Более 10% занято застроенной территорией на водосборах
рек Большая Верейка, Матреночка, Тамлык, Нижняя Девица. Несколько меньше она на водосборах рек Тишанка – 9,2% и Карачан – 9,0%.
Динамика изменения показателя ИЗВ в 52 створах рек области показала,
что его величина в середине 80-х годов обычно была больше 1, качество воды
соответствовало 3-му классу (умеренно-загрязненная). Улучшение эколого-гидрологической ситуации наступило к 1998 году, когда в большинстве исследуемых створов значения ИЗВ стали меньше 1, а класс качества воды изменился от
3-го на 2-й (чистые воды). В 2004 году в наблюдаемых створах рек вода вновь
стала 3-го класса качества, величина ИЗВ – от 1,05 до 1,71. Третий класс качества воды сформировался в результате превышения в водоемах рыбохозяйственого назначения ПДК по железу, меди, нефтепродуктам и БПК5.
Интенсивная хозяйственная деятельность человека на речных водосборах
сопряжена с определенной степенью вероятностного эколого-гидрологического
риска. Нами был выполнен анализ риска по схеме представленной на рис. 3 и
районирование территории по степени остроты эколого-гидрологического риска рис. 4.
17
Таблица 2
Площади земель занятых населенными пунктами на водосборах рек
Воронежской области
№
Река
Площадь
водосбора, км2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Б. Верейка
Воронеж*
Усмань*
Хава
Матреночка
Эртиль*
Курлак
Токай*
Елань
Савала*
Карачан*
Ворона*
Хопер*
Ведуга*
Тамлык
Тойда
Тишанка
В. Девица
Еманча
Н. Девица
Хворостань
Березовка
Потудань*
Тих. Сосна*
Икорец
Битюг*
Чигла
Сух. Чигла
Ольховатка
Россошь
Осередь
Гаврило
Толучеевка
Подгорная
Манина
Ч. Калитва*
Мамоновка
Криуша
Богучарка
Л. Богучарка
435
21570
2840
1460
400
931
709
957
3630
7720
1300
13200
2500V
1570
392
492
443
1520
400
612
1080
705
2180
4350
1630
8840
1340
475
710
1570
2420
423
5050
968
891
5750
688
1000
3240
1110
25
Дон V
45000V
Площадь земель населённых пунктов
га
км2
%
Хутора
и
Города Посёлки Сёла
Общая
деревни
3511
898
44,09
10,1
59230
1866
2950
474
645,20
3,0
1192
6556
46
77,94
2,7
1022
8034
478
95,34
6,5
3345
708
95
41,48
10,4
1425
1047
1088
35,60
3,8
1488
570
20,58
2,9
364
5646
275
62,85
6,6
5140
7551
127
128,18
3,5
2267
10516
569
133,52
1,7
2441
8635
661
117,37
9,0
4200
734
3811
87,45
0,7
3820
693
7101
64
116,78
4,7
236
10566
809
116,11
7,4
589
3586
92
42,67
10,9
992
1930
29,22
5,9
1751
2324
40,75
9,2
5273
11906
938
181,17
11,9
2380
97
24,77
6,2
6037
445
64,82
10,6
641
6613
24
72,78
6,7
209
3453
36,62
5,2
50
5637
1274
69,61
3,2
3922
384
3516
1302
91,24
2,1
1464
2456
94
40,14
2,5
2200
5922
16510
515
251,47
2,8
2758
5568
80
84,06
6,3
4110
131
42,41
8,9
1381
2741
1058
51,80
7,3
6152
4032
3246
134,30
8,6
3770
497
10530
761
155,58
6,4
301
1016
342
16,59
3,9
1995
2446
18018
2346
248,05
4,9
188
4989
56
52,33
5,4
348
2119
329
27,96
3,1
5900
748
3659
2049
123,56
2,2
4113
41,13
6,0
124
5863
134
61,21
6,1
1379
1861
7951
1333
125,24
3,9
100
4836
841
57,77
5,2
13244
2705
30781
3260
499,90
1,1
* площади населенных пунктов Воронежской области; V площадь участка бассейна в пределах области. (составлено по данным ЦЧОНИИгипрозем)
18
АНАЛИЗ РИСКА
метод
Вероятностный
Вероятность события – это численная мера степени объективной возможности
этого события, заключенная между нулем и единицей.
методика
Статистическая
Определение вероятности по имеющимся
статистическим данным
привлекаемые показатели
Индекс загрязнения воды, водоотбор поверхностных и подземных
вод, среднемноголетний расход годового стока, площадь земель с
крутизной склонов более 50, площадь водосбора.
Расчетная математическая модель
Линейно-экспоненциальная
Расчетные параметры
Коэффициент, учитывающий класс качества воды; коэффициенты истощения и деградации речной сети. Поправочные коэффициенты, зависящие от их вариации.
Расчет риска
Загрязнения, истощения и деградации речной сети
Обобщенный показатель
Средневзвешенный риск (Rср)
Выделение остроты риска путем ранжирования значения (Rср)
Слабая:
0,00 – 0,25
Средняя:
0,25 – 0,50
Сильная:
0,50 – 0,75
Очень сильная:
0,75 – 1,00
Рис. 3. Схема выполнения анализа эколого-гидрологического риска
19
слабая: Усмань (3), Эртиль (6), Икорец (26), Битюг (27), Чигла (28), Тихая Сосна (24), Осередь (32), Токай (8), Елань (9), Савала (10); средняя: Большая Верейка (1), Ведуга (14),
Верхняя Девица (18), Потудань (23), Чер. Калитва (37), Богучар (40), Гаврило (33), Толучеевка (34), Подгорная (35), Манина (36), Карачан (11), Хава (4), Матрёночка (5), Курлак (7),
Тамлык (15), Тойда (16), Тишанка (17), Хворостань (21), Берёзовка (22), Сухая Чигла (29),
Криуша (39); сильная: Россошь (31), Мамоновка (38), Левая Богучарка (41); очень сильная:
Еманча (19), Ниж. Девица (20), Ольховатка (30)
Дон (25), Воронеж (2), Ворона (12), Хопер (13) – территория межприточных водосборов
средних и больших рек.
Рис. 4. Районирование территории Воронежской области по степени остроты
эколого-гидрологического риска
Из, результатов выполненных расчетов следует, что по риску деградации речной сети наибольшие показатели характерны для водосборов рек: Еманча –
0,96; Ольховатка – 0,96; Нижняя Девица – 0,95; Россошь – 0,87. По риску истощение водных ресурсов лидирующее положение у водосборов рек: Гаврило –
0,65; Тойда – 0,49; Еманча – 0,44; Ольховатка – 0,44; Россошь – 0,41; Левая Богучарка – 0,36; Нижняя Девица – 0,35. Значения риска загрязнения вод изменяются от 0,56 (р. Б. Верейка) до 0,75 (р. Карачан).
Пятая глава работы содержит уточнения и рекомендации по составу основных водоохранных мероприятий, определяемому величиной экологогидрологического риска на речных водосборов Воронежской области (рис.5).
20
Основные водоохранные мероприятия
Реконструкция и строительство
очистных сооружений
Контроль за химическим
составом воды
Гидротехнические
Лесомелиоративные
Агротехнические
Обустройство прибрежных
полос водоохранных зон
По борьбе с загрязнением водных ресурсов
Проведение
противоэрозионных
мероприятий
Организационнохозяйственные
Восстановление и обустройство
родников
Реконструкция гидротехнических сооружений
Водорегулирующие
первоочередное, неотложное проведение
Водосборы рек: Ольховатка, Еманча, Нижняя Девица. Показатель Rср 1,0 – 0,75
Водосборы рек: Лев. Богучарка, Россошь, Мамоновка. Показатель Rср 0,75 – 0,50
Водосборы рек: Богучар, Ч. Калитва, Потудань, Ведуга, Хава, Верх. Девица,
Б.Верейка, Матреночка, Тамлык, Хворостань, Тойда, Березовка, Курлак, Тишанка, Сухая Чигла, Карачан, Гаврило, Толучеевка, Подгорная, Манина, Криуша.
Показатель Rср 0,50 – 0,25
Водосборы рек: Тихая Сосна, Усмань, Эртиль, Битюг, Икорец, Чигла,
Осередь, Токай, Елань, Савала. Показатель Rср 0,25 – 0,0
Русло
Залужение бровок берегов. Посадка кустарника
на бровках.
Устройство водохранилищ сезонного и руслового
регулирования.
Очистка русла на
перекатах.
Тип водотока: малые и средние реки
Типы местности
Пойма
Склоны
(уклон более 30)
Залужение прикромочных полос. Недопущение распашки
поймы. Посадка деревьев и кустарника
в пойме. Устройство
копаней.
Залужение. Посадка кустарника в
нижней части
склона. Расчистка и
благоустройство
родников.
Приводораздельные
пространства
Почвозащитное ландшафтное земледелие.
Посадка водозадерживающих полос, создание оптимальной лесистости. Устройство
распылителей стока,
водозадерживающих
рвов, копаней.
Рис. 5. Водоохранные мероприятия на речных водосборах Воронежской области
21
Для уточнения вида мероприятий учитывались не только размеры водосборов, но и типы местности на водосборе. Состав мероприятий включает в себя три группы: агротехнические, лесомелиоративные, и гидротехнические. Мероприятия по локальной очистке сточных вод не включены в данную часть
схемы, потому что они могут быть привязаны к любому типу местности на водосборе.
Мероприятия, приведенные на рис. 5 предназначены для водных объектов, незатронутых деградацией. Для деградирующих водных объектов этих мероприятий недостаточно. Деградирующие водные объекты нуждаются наряду с
профилактическими мерами, в специальных восстановительных мероприятиях:
очистке русел от наносов, строительстве водохранилищ природоохранного
назначения с попусками, имитирующими естественных сток в многоводные годы.
Полученные нами результаты позволяют сформулировать следующие основные выводы и предложения:
1. В регионах с интенсивным антропогенным воздействием на природную
среду при эколого-гидрологической оценке состояния речных водосборов может быть использована методика, которая основана на применения многомерного статистического анализа и определении критериев эколого-гидрологического риска. Методика включает в себя создание информационного обеспечения, оценку и типизацию речных водосборов по основным природным и
антропогенным показателям, анализ эколого-гидрологического риска и районирование по его степени, разработку основных мероприятий по улучшению эколого-гидрологического состояния водосборов рек.
2. На территории Воронежской области выделяются: шесть типов речных
водосборов, отличающихся условиями развития природных процессов, четыре
типа – с неодинаковой антропогенной нагрузкой и пять типов – с разной величиной последствий хозяйственной деятельности человека.
3. Одним из наиболее существенных факторов, влияющим на стокорегулирующую способность, процессы почвенной эрозии и химический состав природных вод, является площадь населенных пунктов на территории речных водосборов. В Воронежской области эта величина, в среднем, составляет 5,5% и
колеблется от 0,7% (р. Ворона) до 11,9% (р. Верхняя Девица). Полученные величины, сопоставимые в районе исследований с залесенностью водосборов, показывают на значительную антропогенную трансформированность условий
формирования водных ресурсов.
4. Метод определения эколого-гидрологического риска должен быть основан на использовании математической (линейно-экспоненциальной) модели.
При ее создании рекомендуется предусмотреть: определение расчетных показателей, то есть коэффициентов загрязнения, истощения и деградации речной сети и поправочных коэффициентов, зависящих от их вариации; расчет показателя средневзвешенного эколого-гидрологического риска; районирование региона по величине этого риска.
5. В результате определения эколого-гидрологического риска в Воронежской области можно выделить четыре степени его остроты: слабая степень: 0,0
22
– 2,5, средняя: 0,25 – 0,50, сильная: 0,50 – 0,75, очень сильная: 0,75 – 1,0 этой
степенью остроты риска характеризуются водосборы рек Ольховатка, Нижняя
Девица и Еманча.
6. Проведение комплекса водоохранных мероприятий в регионе позволит
снизить степень эколого-гидрологического риска и улучшить экологическое
состояние малых и средних речных водосборов. Систему таких мероприятий,
дифференцированную по водосборам, следует разрабатывать с учетом принципов бассейнового подхода, в результате определения эколого-гидрологического
риска, что позволяет уточнять их объем и состав.
Основные положения работы отражены в следующих публикациях:
1. Кобцева, Л.И. Биотестирование как метод определения загрязнения
окружающей природной среды / Л.И. Кобцева, С.В. Щербинина // Проблемы
сохранения и оценки состояния природных комплексов и объектов: материалы
науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию Воронеж. Биосфер. заповедника. – Воронеж, 1997. – С. 58-59.
2. Щербинина, С.В. Методологические аспекты бассейнового подхода
при изучении антропогенного воздействия на природную среду / С.В. Щербинина // Проблемы регионального природопользования и методика преподавания естественных наук в средней школе: материалы I регион. студен. конф. /
Воронеж. гос. пед. ун-т. – Воронеж, 1998. – С. 112-114.
3. Смольянинов, В.М. Оценка экологического состояния земель в Воронежской области / В.М. Смольянинов, В.И. Шмыков, С.В. Щербинина // Химизация и экология в земледелии ЦЧЗ: сб. науч. тр./ Воронеж. гос. аграр. ун-т.
1999. – С. 155-166.
4. Смольянинов, В.М. К вопросу о допустимой антропогенной нагрузке
на природно-хозяйственные системы / В.М. Смольянинов, С.В. Щербинина //
Совершенствование наземного обеспечения авиации: всерос. науч. конф.: в 9 ч.
/ Воронеж. воен-авиац. инженер. ин-т. – Воронеж, 1999. - Ч.2. Метеорологическое обеспечение авиации. Экология и мониторинг. – С. 74-75.
5. Смольянинов, В.М. Комплексная оценка состояния водных и земельных ресурсов Воронежской области / В.М. Смольянинов, С.В. Щербинина, О.П.
Утва // Территориальная организация общества и управление в регионах: материалы 1V всерос. науч.-практ. конф. / Воронеж. гос. пед. ун-т. – Воронеж, 2000.
– С. 234-247.
6. Смольянинов, В.М. Изменение содержания микроэлементов в почвенном покрове северо-западной части Воронежской области за период 19721990гг. / В.М. Смольянинов, С.В. Щербинина // Вестн. Воронеж. отд. Рус.
Геогр. о-ва. – Воронеж, 2000.- Т. 2. – С. 66-68.
7. Щербинина, С.В. Методические подходы к оценке антропогенного
воздействия на компоненты природной среды / С.В. Щербинина // Географические идеи как инструмент познания окружающего мира: тезисы XIV молодёж.
Всероссийской науч. конф. Иркутск, 2001. – С. 29-30.
8. Щербинина, С.В. Использование бассейнового подхода для оценки состояния природной среды с интенсивной антропогенной нагрузкой на природ-
23
ные условия / С.В. Щербинина // Эколого-географические исследования в речных бассейнах: материалы междунар. науч.-практ. конф. / Воронеж. гос. пед.
ун-т. – Воронеж, 2001. - С. 157-160.
9. Щербинина, С.В. Загрязнение почв придорожной зоны вредными ингредиентами в регионах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду / С.В. Щербинина // Вестн. Воронеж. отд. Рус. Геогр. о- ва.- Воронеж, 2002. – Т. 3. – С. 68-70.
10. Щербинина, С.В. Принципы учета антропогенного воздействия на
природную среду / С.В. Щербинина // Проблемы регионального природопользования и методика преподавания естественных наук в средней школе: материалы IV регион. науч.-практ. конф. студентов / Воронеж. гос. пед. ун-т. – Воронеж, 2003. – С. 85-86.
11. Щербинина, С.В. Интегральные показатели комплекса природнохозяйственных условий на речных водосборах Воронежской области / С.В.
Щербинина // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной
энергии. – Астрахань, 2006.- № 7. – С. 87-98. – (в числе перечня изданий рекомендованных ВАК).