Дослідження ступеня ураженості геоморфосфери негативними природними чинниками (особливо ерозією), рівня антропогенно-техногенного навантаження на земну поверхню, викликаного вуглевидобувною діяльністю та визначення шару підземної техногенної денудації.
Аннотация к работе
Для досягнення мети вирішувалися такі завдання: 1) удосконалити наукові засади і методику еколого-геоморфологічних досліджень регіону; 2) створити базу даних основних показників, що відображають стан геоморфосфери і тенденції його змін упродовж ХХ ст.; 3) оцінити вплив природних та антропогенних чинників на зміну стану геоморфосфери; 4) розрахувати показники еколого-геоморфологічної небезпеки та провести еколого-геоморфологічне районування території; 5) визначити першочерговість і характер заходів щодо відновлення стійкості геоморфосфери; 6) обґрунтувати практичні рекомендації, спрямовані на оптимізацію стану геоморфосфери. Обєктом дослідження є фрагмент геоморфосфери середньої частини басейну Сіверського Дінця, що виступає середовищем життя й господарювання людини, і природні та антропогенні рельєфоутворюючі процеси, що впливають на стан природно-техногенних обєктів, життєдіяльність людини, напругу еколого-геоморфологічної ситуації, умови природокористування. Новизна роботи полягає в удосконаленні методики еколого-геоморфологічних досліджень та її апробації на прикладі одного з унікальних регіонів Лівобережної України, який зазнав надмірного впливу інтенсивного господарського освоєння, що повязано з розробкою родовищ камяного вугілля; еколого-геоморфологічній оцінці ролі ерозійно-акумулятивних та інших екзогенних процесів у формуванні геоекологічної ситуації в регіоні; вперше здійсненій оцінці масштабів порушення геоморфосфери в межах регіону внаслідок гірничовидобувної діяльності, оцінці небезпеки техногенних аварій і катастроф, повязаних з особливостями природокористування, зокрема, з вуглевидобутком; комплексній характеристиці впливу природних та антропогенно-техногенних чинників на стан геоморфосфери регіону; проведенні (вперше для регіону) оцінки еколого-геоморфологічної небезпеки, еколого-геоморфологічного районування території та обґрунтуванні системи природозахисних рішень. Зокрема: 1) оцінено вплив на геоморфосферу домінуючих видів природокористування; 2) проіндексовано види та визначено рівень гірничопромислового, сільськогосподарського тощо навантаження на геоморфосферу; 3) здійснено аналіз деградації гідромережі регіону під впливом змін природних умов та розвитку несприятливих процесів у природних комплексах; 4) розроблено методику визначення показника деградації літосфери - шару підземної техногенної денудації; 5) на підставі фондових і статистичних даних створено серію карт екологічної небезпеки (за ерозійним потенціалом, антропогенно-техногенними змінами земної поверхні тощо); 6) вперше для басейну Сіверського Дінця отримано інтегровані показники впливу природних чинників та антропогенного навантаження на геоморфосферу і визначено рівень екологічної небезпеки, на підставі чого здійснено еколого-геоморфологічне районування досліджуваної території; 7) розроблено схему впровадження заходів з оптимізації еколого-геоморфологічної ситуації у виділених еколого-геоморфологічних районах. Оцінка еколого-геоморфологічної ситуації здійснювалася на підставі розрахованих інтегрованих показників еколого-геоморфологічної небезпеки територїї за природними чинниками (крутизна схилів, лісистість території, питома вага угідь середовищестабілізуючого призначення тощо) та рівнем антропогенно-техногенного навантаження (щільність шахт, відсоток земель під відвалами, карєрами тощо).Проблема екологічної інтерпретації та оцінки геоморфологічних явищ і процесів є особливо актуальною для старопромислових регіонів з надзвичайною порушеністю геоморфосфери та негативним впливом антропогенно підсилених екзогенних процесів на умови життєдіяльності населення, чим пояснюється вибір обєкта дослідження та підходи до регіонального еколого-геоморфологічного аналізу, який проводився з використанням комплексу методів як традиційних, так і розроблених або удосконалених автором. Інтегрована оцінка екологічного стану геоморфосфери була здійснена на основі обчислених автором показників впливу природних та антропогенно-техногенних чинників, притаманних досліджуваному регіонові. Встановлено, що причинами загальної ерозійної ураженості земель у регіоні виступають надмірна розораність сільськогосподарських угідь, використання під орні землі схилів небезпечної крутизни, порушення норм агротехнологій тощо. Встановлено, що за останні півсторіччя розвиток зсувних та карстових процесів у регіоні набув значних масштабів у звязку з дією техногенних чинників і відіграє суттєву роль у погіршенні екологічного стану геоморфосфери, всіх природних сфер. Аналізом соціальних аспектів проблеми, повязаної з закриттям шахт встановлено, що за останні 20 років у регіоні закрито близько 44% шахт, що загострило екологічні проблеми, повязані, зокрема, з підвищенням мінералізації підземних вод, перерозподілом підземного стоку, забрудненням поверхневих вод, інтенсифікацією негативних геоморфологічних процесів.
Вывод
1. Проблема екологічної інтерпретації та оцінки геоморфологічних явищ і процесів є особливо актуальною для старопромислових регіонів з надзвичайною порушеністю геоморфосфери та негативним впливом антропогенно підсилених екзогенних процесів на умови життєдіяльності населення, чим пояснюється вибір обєкта дослідження та підходи до регіонального еколого-геоморфологічного аналізу, який проводився з використанням комплексу методів як традиційних, так і розроблених або удосконалених автором.
Інтегрована оцінка екологічного стану геоморфосфери була здійснена на основі обчислених автором показників впливу природних та антропогенно-техногенних чинників, притаманних досліджуваному регіонові.
2. Аналіз природних передумов формування сучасного стану геоморфосфери в досліджуваному регіоні свідчить про їх значний потенціал для розвитку несприятливих геоморфологічних процесів. Доведено, що інтенсивна сільськогосподарська діяльність на тлі сприятливих для розвитку ерозійних процесів природних умов призвела до надзвичайної порушеності ґрунтового покриву в регіоні. Широкомасштабне залучення до сільськогосподарського використання й, зокрема, під ріллю схилів крутизною понад 2-5° спричинило втрати ґрунту, що вдвічі перевищують швидкість ґрунтоутворення. Підраховано, що Луганська область щорічно втрачає через площинний змив близько 10 млн. т ґрунтової маси, при цьому 64,1% від цієї величини змивається зі схилів крутизною понад 3°.
Визначено високий рівень заяруженості території Луганщини. Розраховано, що площа ярів за умови збереження існуючої тенденції в найближчі 50 років збільшиться у 1,8 раза, а загальна площа яружних неугідь - у 7-8 разів, тобто становитиме 5% від загальної площі області.
Встановлено, що через яри виноситься щорічно понад 3 млн. т ґрунту, який відкладається нижче базисів ерозії, замулюючи заплави та водойми і створюючи певні екологічні проблеми для довкілля. Оцінено екологічну роль донних ярів правобережної частини Луганської області, що дренують водоносні горизонти камяновугільних порід, забруднених шахтними водами.
Проаналізовано географічні закономірності поширення ерозійних процесів та їх вплив на екологічний стан геоморфосфери. Встановлено, що причинами загальної ерозійної ураженості земель у регіоні виступають надмірна розораність сільськогосподарських угідь, використання під орні землі схилів небезпечної крутизни, порушення норм агротехнологій тощо. Екологічними наслідками є зниження родючості ґрунтів, скорочення площ сільськогосподарських угідь, деградація гідромережі, забруднення через поверхневий стік усіх компонентів ландшафту.
На підставі ряду розрахованих показників еродованості створено серію картосхем, на яких відображено рівень ерозійної небезпеки сільськогосподасрьких угідь. Ці дані були враховані при визначенні інтегрованого показника еколого-геоморфологічної небезпеки.
3. Встановлено, що за останні півсторіччя розвиток зсувних та карстових процесів у регіоні набув значних масштабів у звязку з дією техногенних чинників і відіграє суттєву роль у погіршенні екологічного стану геоморфосфери, всіх природних сфер.
4. У регіоні особливо великого рельєфоутворюючого значення набули види природокористування, повязані з видобутком камяного вугілля. У різні часи тут функціонувало понад 300 шахт, глибина яких зараз перевищує 1300 м. Підраховано, що на денну поверхню щорічно викидається близько 12 млн. т токсичних породних відходів. У межах досліджуваного регіону розташовано близько 570 териконів (47,8% від їх загальної кількості в Донбасі). Відвали й терикони займають 4,18% від площі Луганської області, а наземні споруди та комунікації шахт збільшують цю площу в 13 разів.
У вугільному регіоні співвідношення площі земель, порушених гірничими виробками, та площі лісів становить 1:5, що не сприяє поліпшенню екологічної ситуації.
На підставі архівних та сучасних матеріалів щодо видобутку вугілля за весь час існування шахт розраховано загальний обєм підземних порожнин, утворених внаслідок гірничих робіт, який становить понад 10 млрд. м3. За розробленою нами методикою визначено шар підземної техногенної денудації області, що пересічно дорівнює 10,75 м. Над шахтними виробками, площа яких щорічно збільшується на 20 км2, відбувається просідання денної поверхні. Загальна площа поверхні з просіданнями складає 2,2 тис. км2, а їх глибина становить 0,1-1,2 м, в окремих випадках перевищує 10м.
Складено та проаналізовано картосхеми підземної техногенної денудації і просідань земної поверхні.
6. Виявлено закономірності та вперше складено картосхему прояву небезпечних явищ, повязаних з вуглевидобутком на шахтах Луганської області. Встановлено, що більшість з них приурочено до зон тектонічних порушень літосфери.
7. Аналізом соціальних аспектів проблеми, повязаної з закриттям шахт встановлено, що за останні 20 років у регіоні закрито близько 44% шахт, що загострило екологічні проблеми, повязані, зокрема, з підвищенням мінералізації підземних вод, перерозподілом підземного стоку, забрудненням поверхневих вод, інтенсифікацією негативних геоморфологічних процесів. Зокрема, в межах шахтних полів закритих шахт відбувається дренування балкових водотоків, що призводить до деградації мережі малих річок регіону.
8. Аналіз сільськогосподарського навантаження на елементи геоморфосфери виявив негативні наслідки перебудови структури земельних угідь. Встановлено, що рівень розораності земель значно перевищує нормативи, внаслідок чого стійкість ділянок геоморфосфери зменшується.
9. При комплексній оцінці еколого-геоморфологічної небезпеки було використано метод групування та індексації базових показників еколого-геоморфологічної ситуації, який дозволив їх співставити та дати з певним рівнем точності експертну інтегровану оцінку виділених чинників.
Виявлена специфіка географічного розподілу впливу природних чинників на екологічний стан геоморфосфери. Так, у лівобережній, землеробській, частині Луганської області поширені головним чином ерозійні процеси, в той час як правобережна, гірничопромислова частина області найбільше потерпає від різноманітних антропогенно-техногенних навантажень.
За обчисленими показниками впливу природних та антропогенно-техногенних чинників на стан геоморфосфери регіону проведено еколого-геоморфологічне районування. Обґрунтовано виділення еколого-геоморфологічних районів, для яких отримано характеристики екологічної небезпеки.
10. Визначено три основні напрямки відновлення екологічної рівноваги в геоморфосфері - екологічний, економічний, соціальний. Складено схему шляхів оптимізації природокористування для всього досліджуваного регіону та виділених еколого-геоморфологічних районів. Розроблено рекомендації щодо забезпечення стійкого розвитку природно-господарських систем, а саме - збільшення лісистості, зменшення площ орних земель, особливо на Правобережжі, яке зазнає надмірного сільськогосподарського навантаження, рекультивація земель, зайнятих відвалами й териконами тощо.
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ В НАСТУПНИХ ПУБЛІКАЦІЯХ
Кисельов Ю.О. Інженерно-геоморфологічні наслідки гірничопромислової діяльності в Донбасі (на прикладі Луганської області). //Укр. геогр. журн. - 2000. - №1. - С. 44-47.
Кисельов Ю.О. Деградація річкових систем північного схилу Донецького кряжа. /Вісник Львівського національного університету імені Івана Франка. Сер. геогр. Вип. 27. - Львів: 2000. - С. 126-130.
Кисельов Ю.О. Аналіз процесів підземної техногенної денудації на вугільних шахтах Луганської області та їх еколого-геоморфологічна роль. /Вісник Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича. Сер. геогр. Вип. 104. - Чернівці: 2001. - С. 166-170.
Кисельов Ю.О. Регіональний еколого-геоморфологічний аналіз як проблема змісту курсу фізичної географії України. // Нові педагогічні технології в контексті сучасних концепцій змісту освіти. Матеріали Всеукр. наук.-метод. конфер. (Луганськ, 17-18 берез. 1998 р.). - Луганськ: 1998. - С. 102-103.
Кисельов Ю.О. Обґрунтування еколого-геоморфологічного аналізу при вивченні ландшафтів Донбасу. //Ландшафт як інтегруюча концепція ХХІ сторіччя. Збірник наук. праць. - К.: 1999. - С. 128-130.
Кисельов Ю.О. Антропогенно-техногенна перетвореність земель Луганщини. //Природа Донецкого бассейна и проблемы ее изучения в школе. Материалы научн.-практ. конфер. - Луганск: 1999. - С. 26-29.
Кисельов Ю.О. Аналіз морфометричних характеристик басейну р.Вільхівки //Природа Донецкого бассейна и проблемы ее изучения в школе. Материалы научн.-практ. конфер. - Луганск: 1999. - С. 30-32.
Кисельов Ю.О. Види природокористування в Луганській області та їх еколого-геоморфологічні наслідки. //Наука на рубеже столетий. Материалы научн.-практ. конфер. - Луганск: 2000. - С. 95-98.
Кисельов Ю.О. Роль геоморфологічного чинника у прояві ерозійних процесів у Луганській області. //Наука на рубеже столетий. Материалы научн.-практ. конфер. - Луганск: 2000. - С. 121-122.
Кисельов Ю.О. До методики визначення інтегрованого показника антропогенно-техногенного навантаження на екогеоморфосистеми (на прикладі Сходу України). //Україна та глобальні процеси: географічний вимір. Матеріали VIII Зїзду Укр. Геогр. т-ва (29 травня - 2 червня 2000 р.). - У 3-х тт. - Т.2. - К.-Луцьк: Вежа, 2000. - С. 112-113.
Кисельов Ю.О. Еколого-геоморфологічний аналіз Донецького басейну в контексті гуманізації географічних досліджень. // Ландшафти і сучасність. Збірник наук. праць. - К.-Вінниця: Гіпаніс, 2000. - С. 254-256.
Кисельов Ю.О. Агроекологічне районування Луганської області. //Наука на порозі нового тисячоліття. Матеріали наук. конфер. - Луганськ: Альма-матер, 2001. - С. 13-16.
Кисельов Ю.О. Особливості ерозійного розчленування геоморфосистем середньої частини басейну Сіверського Дінця. //Наука на порозі нового тисячоліття. Матеріали наук. конфер. - Луганськ: Альма-матер, 2001. - С. 17-19.