Степень расчлененности рельефа и составление карт экспозиции и углов наклона территории бассейна р. Харьков. Участки бассейна с доминирующим влиянием различных факторов на состояние экосистемы реки. Улучшение состояния водного антропогенного ландшафта.
Аннотация к работе
Людина та довкілля. Проблеми неоекології. Харьковский национальный университет имени В.Н.На основе расчета корреляции и построения дендрита выделены кластеры участков бассейна реки, для которых разработаны рекомендации по улучшению состояния водного антропогенного ландшафта реки. Виділено ділянки басейну з домінуючим впливом різних факторів на стан екосистеми річки. Проведено експеримент з вивчення якості води в різні періоди функціонування річки. EVALUATION OF THE AQUATIC ECOSYSTEM RIVER KHARKIV MEANS OF LANDSCAPE PLANNING Keywords: landscape planning, evaluation stage, the river Kharkiv, cluster analysis, dynamics, pollution, optimization activitiesИменно такой территорией является речной бассейн, отличающийся от хаотично объединенных ландшафтов в пределах области, округа, района и т.п., единством генетически и динамически объединенных природно-территориальных комплексов. Харьков в пределах города. объект ландшафтного планирования, следует производить оценку экологического состояния одного из компонентов, как индикатора качества ландшафта в целом. В соответствии с оценочным этапом ландшафтного планирования проведено экспериментальное исследование экосистемы реки в разные сезоны. Харьков в пределах города представлен промышленными предприятиями, торговыми, торгово-развлекательными центрами, гипер-и супермаркетами, научными и проектными организациями высшими учебными заведениями и автотранспортом. В связи с этим были построены карты экспозиции и величины наклона склонов рельефа, представленные на рис.2 и 3, соответственно, позволяющие предоставить экологические характеристики рельефа Киевского района г.Харьков с позиции оценки эрозионных и гравитационных процессов, величины инсоляции, интенсивности протекания геохимической миграции и т.д.Проведенное исследование позволяет В районе гидросооружения на реке, разработать адресные рекомендации по Журавлевском водохранилище наилучшим улучшению экологического состояния во-образом снизят интенсивность процесса дого антропогенного ландшафта р. Лесные посадки по берегам водоемов ческая реабилитация гидрографической се-повышают их рекреационную ценность. ти (притоки, в том числе ручьи и русло ре-Технологии подготовки воды, улуч-ки) возможна путем: расчистки русла; бере-шающие ее качество (осветление, обеззара-гоукрепления; устройства аэрирующих пе-живание, отстаивание и др.); технологии репадов и применения других соответ-очистки сточных вод (механическая, физи-ствующих типов гидротехнических меро-ко-химическая и биологическая) надлежит приятий. провести в водах Харькова с высоким ан-Целесообразны природосохраняющие тропогенным загрязнением в связи с их экотехнологии для водного участка реки с близостью к промышленному комплексу низким антропогенным загрязнением, они города. включают в себя организацию системы И ближе к устью реки перед впадени-действий по упорядочению хозяйственного ем в р.
Вывод
Концептуальной основой данного исследования является наше мнение о том, что в Украине более жизнеспособной будет процедура ландшафтного планирования, которая, в отличие от европейского опыта, не ориентирована на административную единицу. Именно такой территорией является речной бассейн, отличающийся от хаотично объединенных ландшафтов в пределах области, округа, района и т.п., единством генетически и динамически объединенных природно-территориальных комплексов. В то же время, в соответствии с методикой ландшафтного планирования [1], одним из ключевых элементов работ является исследование экологического состояния объектов гидрографии. В качестве тестовой территории для ландшафтного планирования взят бассейн р. Харьков в пределах города. объект ландшафтного планирования, следует производить оценку экологического состояния одного из компонентов, как индикатора качества ландшафта в целом.
Цель и задачи исследования. Целью данного исследования является оценка экологического состояния водного антропогенного ландшафта р. Харьков в черте города, как результата влияния на него системы городских ландшафтов речного бассейна.
Для достижения цели в рамках инвентаризационного этапа ландшафтного планирования изучены природные и социально-экономические условия ландшафтов бассейна р. Харьков в черте города.
В соответствии с оценочным этапом ландшафтного планирования проведено экспериментальное исследование экосистемы реки в разные сезоны. Используя современные методы математической обработки эмпирических данных, на основе кластерного анализа проведена группировка тестовых участков по сходному экологическому состоянию воды. Таким образом, выделены источники и результаты конфликтов природопользования в городских ландшафтах речного бассейна.
На основе полученных данных разработаны рекомендации по оптимизации природопользования на исследуемой территории. исследования
Реки Харьковской области одни из самых загрязненных в Украине. Наибольшая водная артерия Харьковской области - Северский Донец - имеет высочайшую степень загрязнения - четвертую [4].
Наличие в Харькове многоотраслевого производства с высоким валовым выпуском продукции и сложной развитой инфраструктурой создает напряженную экологическую ситуацию для водных артерий.
Исток реки Харьков расположен в пределах Среднерусской возвышенности на территории Белгородской области России. На реке Харьков расположены поселки Липцы и Циркуны, а в месте слияния с рекой Лопань расположен город Харьков. Расход воды у устья составляет 2,62 м?/сек . Река Харьков впадает в р. Лопань в 10 км от ее устья. Уклон реки 0,80 м/км. Ширина русла от 2 метров в верхнем течении до 20 метров в нижнем течении. Глубина реки
36
Людина та довкілля. Проблеми неоекології. № 1-2, 2014
в межень 0,3 - 0,4 метра, в период весеннего половодья река поднимается на 2 - 4 метра. Летом река мелеет и местами пересыхает. Берега реки низкие, в черте г. Харькова обвалованы, и русло искусственно углублено. Питание реки в основном снеговое. Зимой, в конце ноября - начале декабря река замерзает. Вскрывается в начале марта.
Социально-экономический комплекс бассейна р. Харьков в пределах города представлен промышленными предприятиями, торговыми, торгово-развлекательными центрами, гипер- и супермаркетами, научными и проектными организациями высшими учебными заведениями и автотранспортом.
В результате антропогенного воздействия происходит трансформация компонентов природного ландшафта в городской, который находится в состоянии эволюционного развития и изменения.
Для крупных городов характерны следующие местные ландшафты: 1. Селитебные (городские: много-этажный тип, одноэтажный тип)
2. Садово-парковый тип;
3. Линейно-дорожный тип ландшафта (автодороги, железная дорога)
Каждый тип антропогенного ландшафта имеет свои особенности [3].
Природно-антропогенные комплексы бассейна р. Харьков в пределах города представлены на рис. 1.
Рельеф района постоянно изменяется под влиянием эндогенных и экзогенных сил, что способствует возникновению оврагов и балок. Рельеф настолько сильно влияет на условия хозяйствования и экологическое состояние территории что, может считать его вещественным природным ресурсом. В связи с этим были построены карты экспозиции и величины наклона склонов рельефа, представленные на рис.2 и 3, соответственно, позволяющие предоставить экологические характеристики рельефа Киевского района г.Харьков с позиции оценки эрозионных и гравитационных процессов, величины инсоляции, интенсивности протекания геохимической миграции и т.д.
На тех участках рельефа где углы наклона достигают 3о и более смыв загрязняющих веществ в реку происходит наиболее интенсивно. Это районы с наиболее подверженной загрязнению территорией. Особенно в местах береговой водоохранной зоны реки. Чтобы исследовать пространственную и временную динамику загрязнений как по руслу реки, так и в разные сезоны проведен эксперимент в 3 этапа: в периоды осеннего подъема уровня воды, зимней межени и весеннего подъема уровня воды.
Отобраны образцы в 10 пунктах вдоль русла и проведен лабораторный анализ содержания загрязняющих веществ методом атомно-абсорбционной спектрометрии. В ходе лабораторного анализа получены данные о прозрачности воды, наличии пленки, содержании химических веществ таких как: железо, хлориды, аммиак, медь, кадмий, алюминий, свинец, цинк, марганец.
Оценка качества воды производилась путем сравнения с ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Результаты исследования представлены на рисунках 4-10. Установлено, что практически на всех точках наблюдения есть превышение норматива для таких веществ: аммиак, марганец, медь, свинец, цинк (рис. 4-10).
По оси х на рисунках расположены места отбора проб соответственно: 1 - в створе выше города Харькова (окружная дорога) на входе в город;
2 - на входе в город;
3 - г. Харьков Журавлевский гидропарк (ул. Сидора Ковпака);
4 - г. Харьков, мост в районе Героев труда;
5 - г. Харьков, Журавлевский гидропарк, остров;
6 - г. Харьков, Журавлевский гидропарк, Беспаловский переулок;
7 - г. Харьков створ 300 м выше по руслу от ВАТ «Укрэлектромаш»;
8 - г. Харьков створ 300 м ниже по руслу ВАТ «Укрэлектромаш»;
9 - р. Харьков, пешеходный мост, район Нового цирка;
10 - р. Харьков, устье.
37
Людина та довкілля. Проблеми неоекології. № 1-2, 2014
Рис. 1 - Природно-антропогенные комплексы Киевского района города Харьков (часть бассейна р. Харьков) (масштаб уменьшен)
В динамике химического состава воды наблюдается сезонность с превышением концентрации загрязняющих веществ весной. Установлено, что показатели содержания кадмия не превышают предельно допустимую норму. Также обнаружено превышение ПДК для марганца в 4 раза, по остальным 9-ти показателям в 2-3 раза превышена ПДК.
Заносим данные в среду статистика, нормализуем (приводим к интервалу от 0 до 1) и строим корреляционную матрицу для показателей (рис.11).
Проведя стандартизацию, получаем дендрит, в котором наши данные разделены на 10 классов (рис. 12). С помощью метода кластерного анализа и корреляции показателей сгруппированы экспериментальные участки реки по степени загрязненности воды в них (рис. 13).
Первые два пункта (С1 и С2) участка реки принадлежат к водам с очень низким антропогенным загрязнением, участок относится к пригородной зоне, из ПАК встречается только лишь линейно-дорожные ландшафты, а именно окружная дорога. 2-я группа (С3 и С7) воды с низким антропогенным загрязнением - это окраина города, где антропогенные ландшафты сменяются природными. К третьей группе (С4) относятся воды реки со среднем антропогенным загрязнением, участок селитебных городских ландшафтов в основном малоэтажных. 4-я группа (С5 и С6) - воды реки трансформируются в гидросооружение, а именно гидропарк, для которого характерно снижение показателей концентрации загрязняющих веществ за счет объема, частичного отстаивания воды и наличия родников. 5-я группа (С8) - воды реки с вы-
38
Людина та довкілля. Проблеми неоекології. № 1-2, 2014
Рис. 2 - Экспозиция склонов бассейна р. Харьков в черте города (масштаб уменьшен)
39
Людина та довкілля. Проблеми неоекології. № 1-2, 2014
Рис. 3 - Углы наклона территории бассейна р. Харьков (масштаб уменьшен)
40
Людина та довкілля. Проблеми неоекології. № 1-2, 2014
Рис. 4 - Содержание аммиака
Рис. 5 - Содержание марганца
Рис. 6 - Содержание меди
Рис. 7 - Содержание свинца
41
Людина та довкілля. Проблеми неоекології. № 1-2, 2014
Рис. 8 - Содержание цинка
Рис. 9 - Содержание железа
Рис. 10 - Содержание кадмия
Рис. 11 - Корреляционная матрица показателей
42
Людина та довкілля. Проблеми неоекології. № 1-2, 2014
соким антропогенным загрязнением, т.к. здесь сочетается влияние промышленных, селитебных и линейно-дорожных ландшафтов,что проявляется в повышении концентрации загрязняющих веществ. Последняя группа (С9 и С10) - это низовье реки, где вода с максимально возможным загрязнением. Некоторые показатели здесь не максимальны, это обусловлено тем, что тяжелые металлы оседают, происходит процесс их аккумуляция в донных отложениях. Что еще больше усугубляет процесс экологической деградации водного антропогенного ландшафта реки Харьков.
43
Людина та довкілля. Проблеми неоекології. № 1-2, 2014Проведенное исследование позволяет В районе гидросооружения на реке, разработать адресные рекомендации по Журавлевском водохранилище наилучшим улучшению экологического состояния во- образом снизят интенсивность процесса дого антропогенного ландшафта р. Харьков переработки берегов. Уменьшат испарения в черте города для каждого кластера. с водной поверхности и улучшают условия Для реки Харьков в зоне с очень низ- произрастания макрофитов в прибрежной ким антропогенным загрязнением экологи- зоне. Лесные посадки по берегам водоемов ческая реабилитация гидрографической се- повышают их рекреационную ценность. ти (притоки, в том числе ручьи и русло ре- Технологии подготовки воды, улуч-ки) возможна путем: расчистки русла; бере- шающие ее качество (осветление, обеззара-гоукрепления; устройства аэрирующих пе- живание, отстаивание и др.); технологии репадов и применения других соответ- очистки сточных вод (механическая, физи-ствующих типов гидротехнических меро- ко-химическая и биологическая) надлежит приятий. провести в водах Харькова с высоким ан-Целесообразны природосохраняющие тропогенным загрязнением в связи с их экотехнологии для водного участка реки с близостью к промышленному комплексу низким антропогенным загрязнением, они города. включают в себя организацию системы И ближе к устью реки перед впадени-действий по упорядочению хозяйственного ем в р. Лопань, где воды достигли макси-использования природноресурсного потен- мально возможных показателей загрязне-циала речного бассейна с обязательным до- ний применить водорекультивационные полнением системы водоохранных меро- технологии (гидротехнические и биотехни-приятий. Координацию видов и способов ческие) обустройства, переустройства вод-землепользования на территории бассейна ных объектов (механическая очистка, про-реки, при которой снижается загрязнение мывка русла попусками воды, восстановле-водотока сельскохозяйственными стоками ние лесной растительности в водоохранной (вынос минеральных частиц, органики, пе- зоне, укрепление берегов и др.). стицидов, тяжелых металлов и т.п.).
Список литературы
9. Мильков Ф. Н. Человек и ландшафты./ Ф. 1. Ландшафтне планування в Україні / Л. Г. Н. Мильков - М.: Мысль, 1973. - 222 с.
Руденко, Є. О. Маруняк, О. Г. Голубцов та ін..; під 10. Круглов И. С. Некоторые аспекты геоси-ред.. Л. Г. Руденка. - К.: Реферат, 2014. - 144 с. стемного изучения урбанизированных территорий 2. Владимиров В. В. Урбоэкология / В. В. / И. С. Круглов, Г. П. Миллер // Изв. Русского Владимиров. - М. : Изд-во МНЭПУ, 1999. - 168 с. геогр. Общ-ва.- Спб.: Наука, 1993. - Т. 125. -
3. Стольберг Ф. В. Экология города: Учебник. Вып.4. - С. 29 - 35.
/ Ф. В. Стольберг - К.: Либра, 2000. - 464 с. 11. Хромов С. П. Метеорологический словарь./ 4. Справочник гидрохимика: рыбное хозяй- С. П. Хромов, Л. И. Мамонтова - Л.: Гиtrialтео- ство. - М.: ВО «Агропромиздат», 1991. - 220 с. издат, 1976. - 302 с.
5. Государство. Целая река проблем [Элек- 12. Харьковская область: Природа, население, тронный ресурс] http://all.kharkov.ua/news/state/ хозяйство. - 2-е изд., перераб.и доп./ А.П. Голи-celaia-reka-problem.html ков, О. Л. Сидоренко и др.; под ред. А. П. Голико-6.ЗАКОНУКРАИНЫОТ24мая2012года№4836-VI ва, О. Л. Сидоренко. - Харьков: «Бизнес информ», 7. Костенко Л. И. Экологические последствия 1997. - 228 с. функционирования химреактивов [Электронный 13. Артамонов В.И. Растения и чистота при-ресурс] // Режим доступа к статье: www.eco- родной среды./ В. И. Артамонов - М.: Наука, 1986. ua.org/index.php?item=articles&sub= 1428d_ld=0 - 165 с.
8. Географическое обоснование экологичес- 14. Структура, динамика и развитие ландшаф-ких экспертиз /под ред. Т. В. Звонковой. — М. : тов / Под ред Преображенского В. С., Хаазе Г. - Изд-во Моск. ун-та, 1985. - 208 с. М., 1980. - 206 с.