ТЕХНОГЕНЕЗ ТА ЕКОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ЛЬВІВСЬКОЇ ОБЛАСТІ : Техногенез И ЭКОЛОГО-геоморфологических ПРОБЛЕМЫ Львовской области

Краткое содержание

У першому розділі „Теоретичні засади досліджень техногенної трансформації рельєфу” проаналізовано історію досліджень техногенного впливу людини на довкілля, розглянуті основні проблеми геоморфології техногенезу, запропонована концепція дослідження техногенного перетворення рельєфу та висвітлені підходи до оцінки, критерії і показники інтенсивності техногенезу.

Початком наукового осмислення необхідності вивчення впливу діяльності людини на навколишнє середовище можна вважати опублікування американським вченим Г.Маршом (1864) монографії „Людина і природа, або про вплив людини на зміни фізико-географічних умов природи”. Вперше Г.Маршом було поставлене питання про необхідність кількісної оцінки географічних змін, викликаних впливом людини на довкілля.

Взаємодія природи і людини досліджується національними географічними школами: англійською (Х.Маккіндер і ін.), американською (У.Девіс, Е.Семпл, К.Зауер і ін.), французькою (П.Відаль де ла Блаш, Е.Мартон і ін.), німецькою (А.Геттнер і ін.), російською (А.А.Ярілов, В.П.Семенов-Тянь-Шанський, Л.С.Берг, А.А.Григорьєв і ін.) та українською (С.Рудницький, П.Тутковський, В.Кубійович). Велике теоретичне і практичне значення у вивченні розумової і технічної діяльності людини як чинників трансформації біосфери мають праці В.І.Вернадського, О.Є.Ферсмана. Запропоноване академіком О.Є.Ферсманом у 1922 році поняття „техногенез” як термін для позначення процесів переміщення, перерозподілу і концентрації хімічних елементів та їх сполук, яке відбувається в результаті технічної (технологічної) діяльності людини, набуло широкого розповсюдження в окремих наукових дисциплінах: в екологічній геохімії, геології, інженерній, антропогенній та екологічній геоморфології, геотехноморфознавстві, ландшафтознавстві. Поява низки робіт, присвячених проблемам власне техногенного рельєфоутворення зумовлена, у першу чергу, необхідністю наукового вивчення і практичного застосування отриманих знань для оцінки техногенної трансформованості оточуючого природного середовища в цілому та геоморфосфери зокрема. Характерними рисами цих робіт, окрім теоретичних питань техногенезу, є пошук методик та показників оцінки ступеня техногенної трансформованості рельєфу і його елементів та шляхів оптимізації природокористування в умовах надмірного впливу на геоморфосферу (Швидкий, 1995; Зайцев, 2000; Ковальчук, Волчанський, 1998, 1999, 2000; Розанов, 2001; Фісуненко, Кисельов, 2001; Палієнко, Матушко, Барщевський, 2005). Можна сміло стверджувати, що на сьогодні в рамках геоморфології відбувається формування нового напрямку – геоморфології техногенезу, яка є галуззю екологічної геоморфології. Об’єктом її вивчення виступає геоморфосфера, змінена техногенними процесами і перетвореннями.

Основними завданнями геоморфології техногенезу є: 1) вивчення техногенних і природно-техногенних процесів рельєфоутворення та встановлення особливостей їхнього впливу на геоморфосферу і довкілля в цілому; 2) оцінювання масштабів ураження території техногенними процесами та інтенсивності їхнього розвитку; 3) паспортизація та інвентаризація об’єктів і процесів техногенного впливу на геоморфосферу; 4) встановлення відмінностей у функціонуванні певних природно-техногенних систем, зумовлених особливостями геоморфологічної будови території; 5) прогнозування техногенних змін стану геоморфосфери та геоекологічної ситуації в ній; 6) наукове обґрунтування оптимальної системи організаційно-господарських, інженерно-геоморфологічних управлінських заходів, спрямованих на розв’язання геоекологічних проблем, що виникли в результаті техногенного впливу на геоморфосферу; 7) реалізація заходів щодо стабілізації геоекологічної ситуації та здійснення її моніторингу.

Основними теоретичними проблемами є: а) удосконалення теоретичних засад геоморфології техногенезу – уточнення об’єкту і предмету її вивчення,

формування уявлень про структуру, функціонування, стан техногенно-геоморфологічних систем і тенденцій змін; б) удосконалення методології і методики досліджень техногенного рельєфу і пов’язаних з ним рельєфоутворювальних процесів – їхнього поширення, динаміки, геоекологічних наслідків; в) розроблення термінологічного та понятійного апарату; г) удосконалення класифікації техногенних форм рельєфу і процесів; д) розроблення та впровадження у дослідницький процес нової методології і нових теоретичних засад оцінювання і картування геоекологічного стану техногенно-зміненої геоморфосфери та інтенсивності техногенного впливу на неї в межах як адміністративних, так і геоморфологічних районів та басейнових систем.

            Серед прикладних проблем важливими є: а) створення карт розповсюдження, динаміки техногенних форм рельєфу та процесів, завдяки яким вони створені чи модельовані; б) на основі використання ГІС-технологій перейти до використання кількісних показників оцінки геоекологічного стану геоморфосфери та інтенсивності техногенного впливу на неї; в) проведення, шляхом створення мережі локального моніторингу, детального великомасштабного еколого-геоморфологічного аналізу районів, підданих інтенсивному техногенному впливу; г) прогнозування наслідків техногенного впливу на рельєф та інші компоненти природного середовища і визначення характеристик та параметрів цього впливу шляхом отримання кількісних та якісних параметрів природно-техногенних геоморфологічних систем; д) обґрунтування рекомендацій, орієнтованих на забезпечення оптимального використання ресурсів геоморфосфери та покращання її геоекологічного стану шляхом визначення критеріїв доцільності розвитку певних видів господарської діяльності; е) обґрунтування схем охорони та раціонального використання рельєфу.

            Охарактеризовані аспекти досліджень техногенних перетворень рельєфу реалізувалися впродовж трьох етапів: 1) аналіз власне техногенних форм рельєфу як складових елементів геоморфосфери; 2) вивчення динаміки техногенних форм рельєфу і техногенно зумовлених геоморфологічних процесів; 3) вивчення наслідків (насамперед еколого-геоморфологічних) техногенної трансформації рельєфу.

Базовим підходом у вивченні проблем техногенезу геоморфосфери безумовно є системний. Другим важливим підходом був геоморфологічний – спрямований на вивчення морфометричних параметрів рельєфу, оцінки зовнішнього вигляду техногенного рельєфу та визначення його сучасного стану. Третім за порядком, але не за значенням, був екологічний підхід.

Для оцінки інтенсивності техногенезу були використані такі групи критеріїв: критерії стану геоморфосфери (стабільний, передкризовий, кризовий); критерії режиму техногенного впливу (постійний, періодичний, разовий); критерії характеру впливу (площинний, лінійний, точковий); критерії інтенсивності впливу (сильний, середній, слабкий); критерії характеру зміни сили впливу в часі (зростаючий, спадаючий, пульсаційний); критерії наслідків впливу (зворотні, незворотні, катастрофічні).

Застосовувались такі групи показників оцінки техногенного навантаження на довкілля: морфометричні, імовірнісні та економічні. До першої групи відносимо ті показники, при розрахунку яких вихідною інформацією є дані про морфометричні параметри об’єкту впливу та об’єкту на який здійснюється вплив. Друга група показників відображає імовірність виникнення явищ та процесів на досліджуваній території при заданих умовах функціонування геосистеми. Такими показниками є параметри ризику прояву небезпечних геодинамічних процесів, зумовлених як природними, так і техногенними чинниками. Показники третьої групи, як правило, визначаються в грошовому еквіваленті і розраховуються на основі показників перших двох груп. Показниками цієї групи є економічні, соціальні, екологічні та інші види збитків, завдані людині, біоті чи господарству.

     У другому розділі „Методика та алгоритми досліджень техногенного перетворення рельєфу, його впливу на хід геоморфологічних процесів та формування геоекологічної ситуації” представлені методи та розроблена методика інтегральної оцінки впливу техногенезу на геоекологічний стан геоморфосфери.

Інтегральна оцінка геоекологічного стану геоморфосфери території Львівської області здійснювалася шляхом покомпонентної бальної оцінки складових довкілля, а саме природних умов території, величини техногенного впливу окремих видів господарської діяльності та наслідків цього впливу. В якості інтегрального показника використовувалась сума балів оцінки стану компонентів довкілля. Вихідними матеріалами для інтегральної оцінки слугували результати проведених комплексних еколого-геоморфологічних досліджень, які проводились за допомогою геоморфологічних, картографічних, польових методів та аналізу фондових матеріалів.

На основі схеми геоморфологічного районування П.М.Цися (1962) була створена комп’ютерна модель (карта) геоморфологічного районування Львівської області. Основою для побудови серії морфометричних та інших тематичних карт слугувала електронна версія топографічної карти Львівської області масштабу 1:200 000.

Основною одиницею еколого-геоморфологічних досліджень нами було обрано геоморфологічний район. Інтегральна оцінка геоекологічного стану геоморфосфери здійснювалась в три етапи:

            Перший етап – вивчення геоморфологічної складової техногенної геоморфологічної системи та інших складових довкілля, а саме геологічної, гідрогеологічної, ґрунтового та рослинного покриву. На етапі вивчення геоморфологічної складової ТГС проводяться дослідження еколого-геоморфологічного стану та його динаміки шляхом оцінки геоекологічних властивостей рельєфу. Для оцінки геоекологічних властивостей рельєфу використовують прикладні пакети ГІС ArcMap та MapInfo, створюються картосхеми горизонтального і вертикального розчленування та крутизни земної поверхні території Львівської області.

            Вивчення інших складових довкілля Львівщини проводилося, з врахуванням розроблених критеріїв шляхом створення оціночних grid-карт четвертинних відкладів (за інженерно-геологічними властивостями); ґрунтового покриву (за сприятливістю природних властивостей ґрунтів для ведення сільського господарства) та рослинного покриву (за збереженістю в природному стані).

            В ході першого етапу також були створені електронні карти розповсюдження небезпечних геоморфологічних процесів на території Львівської області, а саме ерозійних, гравітаційних, карстових, зсувних, суфозійних процесів та процесів засолення, болотоутворення, підтоплення і періодичних повеней. На основі цих карт проводилося районування території за величиною ризику прояву небезпечних геоморфологічних процесів або геоекологічного потенціалу регіону, що дало змогу здійснити еколого-геоморфологічне районування території. Результати першого етапу розкриті в третьому розділі даної роботи.

Другий етап – встановлення інженерно-технічних параметрів (просторове положення (географічні координати), висота, ширина, довжина, глибина, площа, об’єм, тривалість функціонування) техногенного впливу на геоморфосферу. Параметри техногенного впливу господарської складової залежать від особливостей охоплення географічного середовища інженерно-технічними об’єктами та характеру їхньої взаємодії з геоморфосферою.

Для зручності та ефективності використання інформації про параметри об’єктів техногенного впливу вона формувалась та подавалась у вигляді бази даних, пристосованої для використання у ГІС системах ArcView, MapInfo, ArcMap. Результатом другого етапу дослідження є створення змістовної бази фактичних даних та серії ГІС-карт з пошаровим відображенням інтенсивності техногенного впливу усіх видів господарської діяльності на геоморфосферу, а саме: карти гірничо-хімічного навантаження на геоморфосферу; карти інфраструктурного (транспортного і комунікаційного) навантаження; карти поселенського навантаження; карти агротехнічного навантаження на геоморфосферу; карта промислового навантаження на рельєф; карти водогосподарського навантаження;

      Третій етап – оцінка геоекологічних наслідків функціонування техногенно-геоморфологічної системи з заданими інженерно-технічними параметрами. На цьому етапі відбувається інтерпретації інформації та картографічних матеріалів з попередніх двох етапів. Результатом повинна стати карта районування території за величиною інтегрального показника геоекологічного стану геоморфосфери. Виділення районів за показником інтегральної еколого-геоморфологічної оцінки стану геоморфосфери проводиться шляхом сумування балів по кожному геоморфологічному району за допомогою ГІС-програм. Результати другого і третього етапів досліджень представлені в четвертому розділі даної роботи.

У третьому розділі „Природно-географічні чинники та соціально-економічні передумови техногенного морфогенезу території Львівської області” розкрито особливості геолого-тектонічної будови території Львівської області, що зумовила формування відмінностей у рельєфі гірської, передгірської та рівнинної частин території. Здійснено аналіз стану таких основних компонентів природного середовища Львівської області, як геоморфосфера, поверхневі та підземні води, ґрунтовий та рослинний покрив і кліматичні умови.

            На першому етапі застосування розробленої методики інтегральної оцінки геоекологічного стану геоморфосфери проведена оцінка стану компонентів природного середовища за такими критеріями: рельєф – вертикальне, горизонтальне розчленування та крутизна схилів; ураженість території екзогенними геоморфологічними процесами – широта спектру ЕГП та кількість прояву окремих типів в межах геоморфологічного району; четвертинні відклади – інженерно-геологічні (фізико-механічні, міцнісні та деформаційні показники) властивості; ґрунтовий покрив – сприятливість природних властивостей ґрунтів для ведення сільського господарства; рослинний покрив – збереженість в природному стані. Оцінка проводилась за п’ятибальною шкалою: 5 балів присвоювалось полігонам з найоптимальнішими властивостями, а 1 бал відповідно з несприятливими (табл. 1). Результатом „сумування” grid-карт стало створення синтетичної картосхеми геоекологічного стану території Львівської області (рис.1).

            Наступним кроком була градація утворених ареалів та виділення полігонів з певною сумою балів. Нами використано трирівневу градацію: 1 рівень – території з несприятливими природними геоекологічними умовами (сума балів від 14 до 21), 2 – з середнім рівнем геоекологічних умов (22-27 бали), 3 – території з сприятливими геоекологічними умовами (28-34 бали).