Оценка состояния и комплексное обустройство водосбора р. Таналык Республики Башкортостан - Автореферат

В настоящее время развитие народного хозяйства характеризуется прогрессивным вовлечением и освоением ресурсного потенциала природных ландшафтов, современные темпы использования которого в значительной степени усиливают антропогенное воздействие на природную среду. Недостаточность знаний о закономерностях взаимодействия природных и антропогенных факторов, о процессах, развивающихся в природной среде при комплексном обустройстве водосборов, является одним из препятствий на пути к созданию экологически устойчивых и экономически эффективных систем функционирования водосборов. Это объясняется повышением в современных условиях антропогенной нагрузки на водосборы, необходимостью оценки степени воздействия таких нагрузок на экологическую устойчивость водосборов и возникновением проблемы обеспечения устойчивого функционирования водосборов. Расширение предметной области исследований обеспечивает повышение надежности научного обоснования комплексного обустройства интенсивно освоенных водосборов и обеспечение их устойчивого функционирования. По ландшафтным признакам водосбор относится к ландшафтной стране Б (уральские горы и плоскогорья с высотными - поясными и зональными ландшафтами умеренного климата); горно-степной области; Зауральской типично степной мелкосопочно-плоскогорной провинции.

По результатам исследований опубликовано 31 печатная работа общим объемом 7 п.л., в т.ч. 4 в журналах, включенных в список ВАК («Мелиорация и водное хозяйство», «Достижения науки и техники АПК», «Землеустройство, кадастр и мониторинг земель»).

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений, списка литературы. Работа изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 35 рисунков. Библиографический список включает 245 наименований. водосбор таналык экологический обустройство

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, представлены выносимые на защиту основные положения, их научная новизна и практическая ценность.

В первой главе «Анализ современного состояния водосбора р. Таналык Республики Башкортостан» проведен анализ изученности комплексного обустройства водосборов рек, анализ современного состояния природных условий исследуемого объекта.

Основные цели и функции обустройства речных водосборов разработаны А.И. Головановым, В.В. Шабановым и др. Согласно их концепции, водосборы рассматриваются как особым образом объединенные по принципу единства гидрогеохимических потоков геосистемы, выполняющие важные средообразующие или экологические функции и являющиеся пространственным базисом для природопользования.

Окружающая среда водосбора р. Таналык является весьма сложной с экологической точки зрения, легко ранимой для антропогенного воздействия системой, изучение которой требует соответствующего комплексного подхода как направления совершенствования научного познания.

Водосбор р. Таналык характеризуется следующими данными: - водосбор р. Таналык относится к засушливой зоне, где среднемесячные расходы в реках в меженные периоды - менее 1 м3/сек, при густоте речной сети 0,24 км/км2;

- более 55% площади сельхозугодий водосбора подвержены эрозионным процессам, а 25% являются потенциально эрозионно-опасными;

- 542,43 км2 пашни подвержены интенсивной ветровой и относительно слабой водной эрозии;

- почвы в основном представлены маломощными разновидностями малогумусных черноземов;

- имеющиеся черноземные почвы чрезмерно распаханы и подвергаются интенсивной обработке, являющейся причиной иссушения степных ландшафтов;

- на территории водосбора практически отсутствует лес (<1%);

- основными загрязнителями окружающей среды водосбора являются предприятия аграрного производства, стоки коммунально-бытовых, добывающих и перерабатывающих предприятий.

В процессе исследования изучен опыт зарубежных стран. За рубежом проекты по обустройству водосборов представлены в виде землеустроительной и природоохранной документации, разрабатываемой на определенную эколого-ландшафтную структуру. Задачами таких мероприятий в Германии, Австрии, Венгрии и др. странах является выбор оптимальных видов землепользований, рационального состава угодий и посевов на основе требований агроэкологии с размещением экологических коридоров, микрозаповедников и других элементов экологической инфраструктуры.

Во второй главе «Теоретические предпосылки комплексного обустройства (мелиорации) водосбора р. Таналык» определена необходимость комплексного обустройства (мелиорации) водосбора р. Таналык, разработана и исследована модель устойчивого функционирования водосбора р. Таналык.

Суть моделирования состоит во всестороннем анализе, обосновании и достоверном использовании принятых решений в отношении техногенных объектов с учетом стабильного состояния природных объектов водосбора.

Водосбор р. Таналык (рис.1) рассматривается как единая геоэкологическая система.

Суть комплексного обустройства водосбора состоит в целостном восприятии его природных комплексов как сложной саморегулирующей системы.

Водосбор р. Таналык представляет собой относительно замкнутое природное образование со своими естественными границами. Площадь водосбора составляет 4160 км2. Природный ландшафт водосбора является производной геоэкологического взаимодействия отдельных его составляющих. Обозначив интегральную характеристику элементарного природного ландшафта через ер, а комплексные характеристики локального состояния сред через еі, механизм структурного образования ландшафта (водосбора) можно выразить полным дифференциалом функции ev(t): . (1)

Как в любой открытой системе, внутри водосбора идет единый интегральный, взаимосвязанный процесс обмена потоков вещества, энергии и информации, который обусловливает эволюцию природных систем и функционирование техноприродных систем.

Рис. 1 Схема водосбора р. Таналык

Анализ литературных данных и материалов собственных исследований позволил сформулировать и разработать обобщенную модель устойчивого функционирования водосбора р. Таналык (рис. 2). Модель позволяет обосновать комплекс мероприятий по снижению негативных последствий антропогенной деятельности.

Основной целью разработки модели является выявление элементов мелиоративных систем, с помощью которых представляется возможным повысить экологическую устойчивость (стабильность) функционирования водосбора.

Модель состоит из трех основных и взаимосвязанных подсистем: - природная подсистема, состоящая из биотических и абиотических компонентов системы;

- антропогенная подсистема, состоящая из мелиоративной и техногенной подсистемы.

- управленческая подсистема, которая состоит из блока информации и лица, принимающего решения в системе управления; принятие решений

Рис. 2 Обобщенная модель устойчивого функционирования водосбора р. Таналык поддерживается использованием экспертных систем, баз данных, систем мониторинга, которые позволяют реализовывать принцип адекватности воздействий и предсказуемости.

Для обеспечения устойчивого функционирования водосбора управленческая подсистема ставит и оперативно решает задачи: анализ состояния водосбора, проведение прогнозных исследований, оценка риска аварий (сценарные исследования), разработка модели «ГИС-водосбор р. Таналык».

Экологическая устойчивость водосбора оценивается коэффициентом экологической устойчивости техноприродных систем на водосборах (А.И. Голованов).

. (2) где F - площадь водосбора; fi - площадь i-го угодья; - коэффициент стабильности; - коэффициент, учитывающий геолого-морфологическую устойчивость рельефа.

Расчеты показали, что для водосбора р. Таналык коэффициент составляет 0,23 и по принятой классификации оценивается как «очень низкий», что соответствует неудовлетворительному экологическому состоянию.

Учитывая сложные экологические условия водосбора р. Таналык, критерий устойчивого функционирования водосбора Кс принят равным 0,34, т.е. ставится задача повысить коэффициент экологической устойчивости до уровня «низкой степени» экологической устойчивости.

Модель «ГИС- водосбор р. Таналык» обеспечивает сбор, обработку, отображение пространственно-координированных данных, интеграцию данных о территории водосбора для их эффективного использования при решении научных и прикладных географических задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением состоянием водосбора р. Таналык.

Управление моделью осуществляется через мелиоративную подсистему. Мелиоративные мероприятия на водосборе в первую очередь оптимизируют тепло- и влагообеспеченность, устраняют кислотность, засоленность, осолонцованность, загрязненность почв, смягчают антропогенные техногенные воздействия на агроландшафт водосбора, повышают его экологическую устойчивость, улучшают экологические показатели биотических и абиотических компонентов водосбора, создают на сельхозугодиях требуемый мелиоративный режим, обеспечивающий оптимальные урожаи.

В работе представлен детальный анализ эрозионных процессов на исследуемом объекте и предложены мелиоративные мероприятия, улучшающие экологическое состояние территории рассматриваемого водосбора. Установлено, что с территории водосбора р. Таналык в процессе эрозии ежегодно смывается 49920 т почвы, более 3494 т гумуса, 175 т азота, 28 т фосфора, 75 т калия.

Указаны мероприятия для рекультивации техногенно нарушенных земель.

Согласно предложенной модели, обеспечить экологическую устойчивость водосбора можно различными мероприятиями по обустройству его территории. При оценке устойчивости водосбора р. Таналык основное внимание рекомендуется уделять мероприятиям с природоохранной направленностью. Для повышения экологической устойчивости рекомендованы следующие мероприятия (табл.1).

Таблица 1

Рекомендуемые мероприятия для повышения экологической устойчивости водосбора р. Таналык

Корректирующая (мелиоративная) подсистема Корректируемая подсистема Корректирующие мероприятия Увеличение Кс

Организационно-хозяйственный - Сельское хозяйство - добывающие и перерабатывающие предприятия; Перевод деградированных распаханных земель в пастбища, рекультивация техногенно нарушенных земель на 0,07

Агромелиоративный - Сельское хозяйство Приемы противоэрозионной обработки почв, снегозадержание и т.д. на 0,04

Лесомелиоративный - Населенные пункты; - добывающие и перерабатывающие предприятия; - водохранилища, пруды Устройство буферных зон и развитие биокоридоров (особоохраняемые территории, водоохранные зоны, лесополосы, кустарниково-степные массивы) на 0,03

Гидромелиоративный - Сельское хозяйство; - водохранилища, пруды Совершенствование технологии орошения (интенсивность дождевания 0,1-0,3 мм/мин), строительство мелиоративных (ирригационных) сооружений (лиманное орошение) на 0,03

Предложенные группы мероприятий на водосборе р. Таналык позволяют повысить экологическую устойчивость водосбора - коэффициент экологической устойчивости водосбора (Кс = 0,36) становится больше критического значения.

В третьей главе «Анализ и методика прогноза химического состава воды водохранилищ водосбора р. Таналык» изучен макрокомпонентный состав поверхностных вод водосбора и предложена расчетная методика прогноза химического состава воды водохранилищ для условий водосбора р. Таналык.

Гидрохимический состав и режим поверхностных вод объекта исследования обусловлены: - комплексом природных факторов (климатические условия, геоморфологическое и геологическое строение территории, характер почв и растительного покрова);

- комплексом антропогенных факторов (сельское хозяйство, добывающие и перерабатывающие предприятия).

Вода из р. Таналык используется для хозяйственно-бытовых нужд населения, для сельскохозяйственного водоснабжения, орошения, рекреации. Химический состав воды р. Таналык гидрокарбонатно-хлоридный сульфатный кальциево-магниевый с минерализацией 0,61 г/л.

Основной оросительной системой водосбора является Маканская система. Качественные свойства Маканской оросительной системы: вода ручья Татыр-Узяк имеет гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатный магниево-натриево-кальциевый состав. Относится по Алекину к типу ІІІА, РН 6,65. в солевом составе присутствуют Ca(HCO3)2, CASO4, MGSO4, MGCL2, и NACL. Анализ ирригационных свойств воды ручья свидетельствует в целом об удовлетворительном ее качестве.

Прогнозирование качества вод водохранилищ является важным элементом при анализе экологического состояния водосбора р. Таналык, т.к. качественный состав воды водохранилищ формируется главным образом под влиянием процессов, происходящих на водосборе. Водохранилище выступает в качестве индикатора (аккумулирование поступающих с водосборной территории загрязняющих веществ) экологического состояния водосбора.

В качестве основных характеристик химического состава воды водохранилищ исследуемого водосбора приняты ее минерализация, содержание биогенных элементов, состав ионов (НСО3?, SO42?, Cl?, Ca2 , Mg2 , Na K ), количество нефтепродуктов и тяжелых металлов.

В работе выбран аналитический метод прогнозирования, позволяющий исследовать трансформацию химического состава солей в водоеме за расчетный период времени (декада, месяц, сезон и т.д.) с учетом предусмотренных проектом водохранилища правил регулирования стока, что особенно важно для водохранилищ комплексного использования.

Основой аналитического метода является количественная оценка отдельных элементов приходной и расходной частей солевого баланса водохранилища.

Уравнение солевого баланса водохранилища имеет вид: , (3) где Wпр - объем притока воды с концентрацией солей ?пр; Wot - объем оттока с концентрацией солей ?от; V1 - объемы аккумулируемой в водохранилище воды на начало расчетного интервала с минерализацией - ?1; V2 - на конец расчетного интервала с минерализацией ?2, являющейся искомой величиной при прогнозировании качества воды водоема.

В уравнении (3) определение величины ?от в период наполнения водохранилища от V1 до V2 осложняется гидромеханическими явлениями, происходящими в водохранилище в момент сбросов.

Для определения ?от изучены существующие методы: Бочкова Н.М., Попова Г.И. и другие различные упрощенные расчетные схемы.

Указанные расчетные методы не учитывают величину объема воды, испарившейся за расчетный интервал времени из водохранилища Wисп.

Водохранилища изучаемого водосбора равнинного типа (hcp<7,1м) расположены в степной засушливой зоне РБ, поэтому испарение оказывает влияние на концентрацию минерализации оттока ?от из водохранилища, и особенно сильно это проявляется в летние меженные месяцы.

В данной работе предлагается расчетные интервалы увязывать с водохозяйственными расчетами водохранилища года расчетной обеспеченности. Требуемые значения параметров уравнения солевого баланса определяются для каждого расчетного интервала, при этом искомая величина ?2, являясь конечной минерализацией для предыдущего интервала, становится начальной для последующего. Определение ?от выполняется исходя из того, что в засушливой, степной зоне на нее оказывает влияние Wисп. Поэтому для условий водосбора р. Таналык величину концентрации ?от предлагается вычислять с учетом величины Wисп: . (4)

Тогда искомая величина ?2 определится как: . (5)

Для проверки правильности предложенного расчетного метода (выражение 5) произвели его сопоставление со значениями, полученными экспериментально в течение 2007 года.

Экспериментальные значения получены в результате отбора и анализа пробы воды в лаборатории, аккредитованной в установленном порядке на право выполнения исследований качества воды проектно-изыскательского института «Башгипроводхоз». Отбор проб воды для анализа произведен в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 "Вода. Общие требования к отбору проб". Целью отбора проб является получение дискретной пробы, отражающей качество исследуемой воды.

Для сравнения существующих методов расчета ?2 с расчетной формулой (5) представлена зависимость ?2i = f(t) для водохранилища на р. Б. Бузавлык (рис. 3).

Рис. 3 Зависимость ?2i = f(t) по различным методам: символ ?2-1 - определение величины ?2 по методу Н.М. Бочкова, ?2-2 - по упрощенному методу, ?2-3 - по методу Г.И. Попова, ?2 эксп - экспериментально, ?2 - предлагаемый метод

Точность указанных расчетов и их расхождение определили по величине абсолютной погрешности i расчетной величины ??2i: , (6) где ?2эксп - экспериментальное значение минерализации воды в водохранилище на конец расчетного интервала;

?2i - минерализация отдельных расчетных величин ?2.

Сравнительная оценка различных методов определения ?2 представлена в виде графика зависимости ??2i = f(t) (рис. 4).

Анализ графических зависимостей показывает, что предложенный расчетный метод дает значения, наиболее близкие к экспериментальным значениям, особенно это можно проследить в летний меженный период (июнь, июль), т.е. именно в тот момент, когда объемы испарения воды из водохранилища Wисп характеризуются как максимальные. В июне ??2 ближе к истинному значению при сравнении с другими методами на 6,0-19,87 мг/л, в июле - на 6,3-28,35 мг/л.

Рис. 4 Зависимость ??2i = f(t) по различным методам: символ ??2-1 - обозначение погрешности метода Н.М. Бочкова, ??2-2 - упрощенного метода, ??2-3 -метода Г.И. Попова, ??2 - предлагаемого метода

То есть, выражение (5) для условий водосбора р. Таналык наиболее полно отражает влияние гидрохимической инерции водохранилищ, дает возможность выполнить качественный прогноз изменения химического состава воды водоемов.

В четвертой главе «Методика оценки риска возникновения аварийных ситуаций на водохранилищах в границах водосбора» проведены анализ риска и вероятностная оценка аварий ГТС, разработана методика построения депрессионных кривых в теле грунтовых плотин водохранилищ для условий изучаемого водосбора.

Для эксплуатируемых в настоящее время водохранилищ выявление потенциального риска аварии рекомендуется проводить в три стадии.

1) предварительный анализ опасности. Анализируются наиболее опасные участки, являющиеся вероятными источниками аварии всего водохранилища.

2) выявление последовательности опасных ситуаций. Исследование производят с помощью двух основных аналитических методов: построения дерева событий и построения дерева отказов.

Далее производят анализ результатов, полученных на стадиях предварительной оценки опасности и выявления последовательности опасных ситуаций.

Построение дерева событий на примере Таналыкского водохранилища представлен на рис. 5.

Одной из основных задач оценки и управления рисками является определение количественных характеристик опасности (количественная оценка риска). Интенсивность отказов рассматриваемых сооружений гидроузла определяется как: , (7) где - число отказов рассматриваемых сооружений за исследуемый промежуток времени;

- среднее число исправно функционирующих сооружений в интервале ;

- число рассматриваемых сооружений, исправно функционирующих в начале интервала ;

- то же в конце интервала .

Рис. 5 Построение дерева событий аварийных ситуаций при различных сценариях на плотине Таналыкского водохранилища

Определение вероятности отказа сооружений водохранилищ и перехода их в аварийное состояние можно производить, используя асимптотическую формулу Пуассона для редких событий: , (8) где - интенсивность отказов рассматриваемого вида сооружений водохранилища;

m - число отказов конкретного сооружения гидроузла, происходящих за одинаковые промежутки времени.

В результате проведенных расчетов установлено, что статистическая интенсивность отказов сооружений , вероятность перехода в аварийное состояние водохранилищ составляет .

Установлено, что одной из основных причин аварий и разрушений грунтовых плотин на водохранилищах являются фильтрационные процессы (45%). Поэтому натурные исследования фильтрации являются необходимым условием при изучении безопасности сооружения.

С целью изучения фильтрации воды через тело грунтовой плотины водохранилищ рассматриваемого водосбора с 1997 по 2008 гг. проведены экспериментальные натурные фильтрационные исследования по показаниям контрольно-измерительной аппаратуры (КИА). Положение депрессионной кривой фильтрационного потока в теле плотины является одним из основных показателей (критериев) безопасности сооружений. Поэтому в качестве основных исследуемых параметров приняты отметки депрессионной кривой.

Грунтовая плотина Таналыкского водохранилища оснащена КИА, состоящей из водомерного поста и 10 пьезометров. Пьезометры образуют пьезометрическую сеть: пьезометры П-1, П-2, П-4, П-6, П-8, П-9 расположены непосредственно на гребне плотины на отм. 364,5 м (БС), пьезометры П-3, П-5, П-7, П-10 расположены на берме низового откоса на отм. 357,0 м (БС) (рис. 6).

Рис. 6 Схема расположения пьезометров на плотине Таналыкского водохранилища

Уровни воды в ВБ и в пьезометрах определялись по стандартной методике. Усредненные значения уровней воды по годам представлены в виде 35 замеров. Полученные экспериментальные значения выражены в виде графиков динамики уровней воды по возрастающему ряду (рис. 7).

Рис. 7 Динамика уровня воды в ВБ и пьезометрах Таналыкского водохранилища

В результате анализа графических зависимостей установлено, что изменения уровней воды в пьезометрах прямо пропорциональны изменению уровня воды в ВБ. Абсолютные значения уровней воды в пьезометрах, расположенных на гребне, больше, чем на берме.

Полученные экспериментальные значения проверены на наличие или отсутствие выбросов - грубых ошибочных измерений, которые могут привести к неправильным выводам. Результаты замеров выразили через показатели описательной статистики, используя пакет анализа данных Excel и систем обработки данных STATISTICA.

Анализ параметров описательной статистики показал, что коэффициенты вариации всех переменных находятся в пределах 0,40 - 0,77%. Т.е., результаты замеров пригодны для дальнейших анализов и построения моделей. В пьезометрах, находящихся на берме, среднеквадратические отклонения от среднего значения, а также размах значений ниже, чем в пьезометрах, находящихся на гребне. Асимметрия значений во всех замерах несущественная, распределения значений у всех единиц совокупности - плосковершинные.

В работе использован метод корреляционно-регрессионного анализа и построена модель парной зависимости уровня воды в пьезометре от уровня воды в ВБ по всем пьезометрам.

Теснота связи между уровнем воды в ВБ и уровнем воды в пьезометрах сильная по всем единицам наблюдения. Проверка уравнений по F-критерию (при табличном значении 4,17 и уровне значимости 0,05) показала статистическую значимость уравнений регрессии в целом и показателя тесноты связи. Параметры уравнений надежны и статистически значимы.

Значения коэффициентов регрессии показывают, что наибольшее изменение уровня воды произойдет в П-4 (0,85 м), наименьшее - в П-10 (0,50 м). Теснота связи между уровнями воды в ВБ и соответствующем пьезометре, которую характеризуют парные коэффициенты корреляции, сильнее в П-3 (rxy = 0,997), слабее - в П-2 (rxy = 0,984).

Статистический анализ обработки данных позволил описать динамику уровней фильтрационной воды для каждого пьезометра и получить экспериментальную математическую функцию напоров. Зависимости напоров воды в пьезометрах ( ) от напора воды в ВБ ( ) hп=f(Н1) хорошо аппроксимируются выражениями: для гребня ; (9) для бермы . (10)

На практике часто возникает необходимость построения депрессионной поверхности (кривой) фильтрационного потока в теле грунтовых плотин, используя прогнозные математические модели. С целью создания такой модели сравнили отметки депрессионной кривой, полученные экспериментально, и по имеющемуся расчетному методу. Сравнительный анализ показал, что результаты отличаются на 0,34 - 1,41 м (рис. 8).

Отношение экспериментальных и расчетных отметок депрессионной кривой выразили через коэффициент эквивалентности и аппроксимировали математической функцией: , (11) где - приведенное расстояние от оси координат (УВВБ) до искомой точки в теле плотины, определяемое как ;

- текущая координата искомой точки в теле плотины по оси абсцисс;

- та же координата, выраженная через экспериментальную математическую функцию напоров;

- расстояние от оси координат (УВВБ) до точки входа кривой депрессии в дренаж по оси абсцисс.

Рис. 8 Зависимость hпх=f(Н1)

Полученную зависимость (11) рекомендуется учитывать введением в расчетную модель эквивалентное расстояние : (12) где - текущая координата кривой депрессии по оси ординат;

- коэффициент фильтрации грунта тела плотины;

, - соответственно, удельный фильтрационный расход воды и координата кривой депрессии по оси ординат в точке входа в дренаж, определяемые по известным зависимостям;

- эквивалентное расстояние, определяемое по формуле:

. (13)

Для сравнения значений, определенных по зависимости (12), с экспериментальными значениями пьезометрических напоров представлена зависимость hпх=f(Н1) для Таналыкского водохранилища (рис. 9).

Рис. 9 Результирующая зависимость hпх=f(Н1) с учетом хэ

Адекватность полученной зависимости подтверждается сопоставлением теоретических и эмпирических значений, расхождение которых не превосходит 5% (рис. 9).

Установленные закономерности позволяют описывать фильтрационные процессы в теле грунтовых плотин водосбора р. Таналык и выполнять достоверные прогнозные расчеты депрессионной кривой.

В пятой главе «Разработка модели «ГИС - водосбор р. Таналык»» на основе анализа прикладных геоинформационных систем, структуры программного пакета ГИС «ИНГЕО» разработана модель «ГИС- водосбор р. Таналык».

Процесс разработки модели представлен на рис. 10.

Рис. 10 Функциональная структура ГИС

Разработка модели произведена на основе программного пакета «ИНГЕО». Модель данных территориального уровня представлена на рис. 11.

Рис. 11 Укрупненная модель данных водосбора р. Таналык

База данных «ИНГЕО» состоит из трех основных частей: 1) Системные и пространственные объекты, т.е. системные объекты ГИС (территории, проекты, слои, стили и т.п.), геометрия пространственных объектов и информация о топологических связях между объектами.

2) Семантические таблицы (атрибутивная информация, связанная с пространственными объектами). Хранятся в виде набора реляционных таблиц.

3) Растровые файлы (набор растровых файлов, связанных с растровыми картами ГИС).

При разработке ГИС- водосбор р. Таналык основная роль отведена модели местности - цифровому представлению пространственных объектов, соответствующих объектовому составу топографической карты. Функциональные особенности ГИС позволяют обрабатывать цифровую модель для получения ряда производных морфометрических или иных данных (рис.12 и 13).

Рис. 12 Фрагмент пользовательского интерфейса ГИС с изображением элементов водосбора р. Таналык

Рис. 13 Морфометрические характеристики водохранилищ водосбора

Модель «ГИС-водосбор р. Таналык» позволяет: - осуществить на единой методологической и технологической основе интеграцию атрибутивных данных;

- создать корпоративный информационный ресурс водосбор р. Таналык;

- обеспечить качественное, оперативное и наглядное представление информации при анализе, принятии решений и осуществлении мероприятий по обустройству водосбора.

ВЫВОДЫ

1. Комплексная оценка современного состояния водосбора р. Таналык показывает, что экологическая устойчивость водосбора оценивается как «очень низкая» ( =0,23), уровни эколого-геохимической устойчивости к кислотным воздействиям и к загрязнению тяжелыми металлами оцениваются как средние. С территории водосбора р. Таналык в процессе эрозии ежегодно смывается 49920 т почвы, более 3494 т гумуса, 175 т азота, 28 т фосфора, 75 т калия.

2. Разработана обобщенная модель устойчивого функционирования водосбора р. Таналык, согласно которой управление системой водосбора осуществляется через мелиоративную подсистему. Выделены элементы мелиоративных систем, с помощью которых представляется возможность повысить степень экологической устойчивости водосбора.

3. Изучен макрокомпонентный состав поверхностных вод водосбора и предложена расчетная методика прогноза химического состава воды водохранилищ для условий водосбора р. Таналык. При прогнозе качества воды водохранилищ концентрацию минерализации оттока ?от предлагается вычислять с учетом величины объема испарившейся за расчетный интервал времени воды из водохранилища Wисп.

4. Анализ риска и вероятностная оценка аварий ГТС водохранилищ позволили оценить статистическую интенсивность отказов сооружений и вероятность перехода в аварийное состояние водохранилищ , .

5. Разработана методика построения депрессионных кривых в теле грунтовых плотин водохранилищ для условий изучаемого водосбора. Установлено, что при построении депрессионной кривой, используя существующие расчетные модели, рекомендуется вводить эквивалентное расстояние .

6. Разработана модель «ГИС - водосбор р. Таналык», обеспечивающая на единой основе интеграцию данных, а также оперативное и качественное представление информации для принятия решений при обустройстве водосбора р. Таналык. Основная роль отведена модели местности - цифровому представлению пространственных объектов водосбора.

7. Для повышения степени экологической устойчивости водосбора р. Таналык рекомендованы следующие мероприятия: - продолжение целенаправленной работы по залужению малопродуктивных, деградированных распаханных земель площадью 542,43 км2 и переводу их в сенокосы и пастбища, рекультивация техногенно нарушенных земель. Коэффициент устойчивости водосбора (Кс) увеличивается на 0,07;

- использование агротехнических противоэрозионных приемов обработки почв, снегозадержания и регулирование снеготаяния, повышающих Кс на 0,04;

- устройство буферных зон (посадка лесных полос шириной до 50 м) по контуру населенных пунктов, промышленных площадок, карьеров; создание и развитие вдоль речных долин, водотоков, водохранилищ и отстойников биокоридоров в виде особоохраняемых территорий, водоохранных зон, лесных полос и кустарниково-степных массивов. Коэффициент Кс увеличивается на 0,03;

- совершенствование технологии орошения - при проведении дождевания интенсивность дождя рекомендуется принимать менее 0,1-0,3 мм/мин во избежание развития поверхностного стока; целесообразно использовать лиманное орошение, позволяющее эффективно использовать весенний сток. При этом коэффициент устойчивости водосбора повышается на 0,03.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Кутлияров, Д.Н. Фильтрационные исследования грунтовой плотины Таналыкского водохранилища [Текст] / А.Р. Хафизов, Д.Н. Кутлияров // Мелиорация и водное хозяйство. 2007. №5. С. 36-38.

2. Кутлияров, Д.Н. Модель устойчивого функционирования водосбора р. Таналык [Текст] / Д.Н. Кутлияров, А.Р. Хафизов // Достижения науки и техники АПК. 2009. №2. С. 49-51.

3. Кутлияров, Д.Н. Обоснование необходимости обустройства водосбора р. Таналык [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. 2008. №11. С. 64-66.

4. Кутлияров, Д.Н. Геоинформационные системы водохранилищ Республики Башкортостан [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. 2008. №8. С. 89-91.

5. Кутлияров, Д.Н. Пути повышения безопасности водохранилищ Южного Урала [Текст] / Р.Ф. Абдрахманов, А.Р. Хафизов, Д.Н. Кутлияров // Природообустройство и рациональное природопользование - необходимые условия социально-экономического развития России / Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию основания МГУП Часть 1. М.: МГУП, 2005. С. 160-166.

6. Кутлияров, Д.Н. Исследование безопасности гидротехнических сооружений малых водохранилищ Республики Башкортостан [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Материалы всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые - землеустроительной науке» “Экономические, правовые, технические и экологические аспекты землеустройства и земельного кадастра”. М.: Государственный университет по землеустройству, 2004. С. 208 - 213.

7. Кутлияров, Д.Н. Прогноз качества воды Акъярского водохранилища [Текст] / Д.Н. Кутлияров, Г.А. Гайсина // Материалы всероссийской научно-практической конференции в рамках XV Международной выставки «АГРОКОМПЛЕКС-2005» “Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса” Часть IV. Уфа: БАШГАУ, 2005. С. 65-67.

8. Кутлияров, Д.Н. Исследование фильтрации через тело плотины Кагинского водохранилища Республики Башкортостан [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Материалы Республиканской научно-практической конференции “90 лет мелиорации земель в Республике Башкортостан”. - Уфа, 2004. С. 45-46.

9. Кутлияров, Д.Н. Упрощенная методика определения параметров фильтрации в теле плотины Маканского и Акъярского водохранилищ [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Сборник материалов Всероссийского постоянно действующего научно-технического семинара «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф». Пенза: Приволжский Дом Знаний, 2005. С. 28-30.

10. Кутлияров, Д.Н. Повреждения и разрушения грунтовых плотин водохранилищ [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Природоресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России». Пенза: РИО ПГСХА, 2006. С. 131-134.

11. Кутлияров, Д.Н. Разработка сценариев возникновения аварий на гидротехнических объектах (ГТО) [Текст] / А.Р. Хафизов, Д.Н. Кутлияров // Материалы Международной научно-практической конференции «Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития экосистем». М.: МГУП, 2006. С. 505-510.

12. Кутлияров, Д.Н. Оценка влияния динамики измерения уровня воды в верхнем бассейне на параметры фильтрационного потока в теле плотины Таналыкского водохранилища [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Материалы I Всероссийской научно - практической конференции молодых ученых «Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»» Уфа: Изд. БГАУ, 2006. С. 64 - 67.

13. Кутлияров, Д.Н. Оценка потенциальной опасности от аварии на ГТС по административным районам Башкортостана [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием в рамках XVIII Международной специализированной выставки «АГРОКОМПЛЕКС-2008»“Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути решения”. «Рациональное использование, охрана и воспроизводство природных ресурсов». Уфа: БАШГАУ, 2008. С. 252-253.

14. Кутлияров, Д.Н. Безопасное функционирование гидротехнических сооружений - как фактор экологической устойчивости водосборов [Текст] / А.Р. Хафизов, Д.Н. Кутлияров // Материалы II? Международной научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству». Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. С. 334-336.

15. Кутлияров, Д.Н. Оценка воздействия водохранилищ на окружающую среду [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Материалы Международной научно-практической конференции «Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов» Часть II. М.: МГУП, 2008. С. 103-106.

Размещено на .ru