Геоэкологические аспекты управления водными ресурсами Воронежской области

Краткое описание

Введение... 4

1. Геоэкологические принципы управления водными ресурсами региона: основные понятия и обзор исследований... 11

1.1. Основные понятия... 11

1.2. Обзор исследований... 14

2. Методика геоэкологического анализа и прогноза в управлении водными ресурсами... 22

2.1. Общие положения методики геоэкологических исследований в управлении поверхностными водными ресурсами... 22

2.2. Экологические ситуации в водно-ресурсных системах и их классификация ... 24

2.3. Методика районирования и картографирования экологических ситуций... 32

2.4. Методика прогноза экологических ситуаций в водно-ресурсных системах... 38

3. Геоэкологическая оценка и прогноз состояния водных ресурсов Воронежской области... 42

3.1. Природные факторы формирования водных ресурсов... 42

3.2. Антропогенные факторы формирования водных ресурсов... 46

3.3. Современное состояние водных объектов Воронежской области.. 53

3.4. Поверхностные водные ресурсы и их использование... 65

3.4. Типизация и районирование экологических ситуаций на водных объектах Воронежской области... 74

3.5. Прогноз экологических ситуаций в водно-ресурсных системах__ 76

3

4. Структура управления поверхностными водными ресурсами Воронежской области... 82

4.1. Современное состояние системы управления природными ресур-сами в Российской Федерации... 82

4.2. Управление водными ресурсами Воронежской области... 90

4.3. Территориальная структура и дерево целей управления водными ресурсами... 94

Заключение... 98

Список использованных источников... 100

Приложения... 117

Водопотребление Воронежской области за 1990-2002 г.г... 118

Водоотведение Воронежской области за 1990-2002 г.г... 118

Экономические показатели Воронежской области за 1990-2002 г.г... 118

Документы о внедрении... 121
Введение

4 ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время экологическая ситуация в большинстве регионов России является весьма неблагополучной, что значительно усложняет реализацию стратегии устойчивого развития территорий. В связи с возрастанием антропогенной нагрузки на природную среду, усиливаются негативные последствия принятия неэффективных управленческих решений по использованию и охране водных ресурсов.

Актуальность развития геоэкологических исследований в области управления водными ресурсами отмечена в решениях крупнейших международных и российских форумов начала нового тысячелетия - Всемирного саммита по устойчивому развитию, III Всемирного водного форума в г. Киото, Душанбинского водного форума (2003 г.), Первого Всероссийского водного конгресса (Москва, 2003 г.).

Воронежская область представляет собой регион с очень напряженными экологическими ситуациями в водно-ресурсных системах (ВРС). Здесь на фоне малой водности территории проявляется интенсивное воздействие промышленности и сельского хозяйства на водные объекты, приводящее к деградации и исчезновению малых рек, родников, ухудшению качества поверхностных и подземных вод.

Необходимость улучшения экологических ситуаций в региональных ВРС, которые необходимо рассматривать как сложные природнохозяйственные территориальные комплексы, актуализирует исследование геоэкологических ас-

5 пектов управления водными ресурсами Воронежской области.

Диссертационная" работа выполнена в рамках региональных целевых про-грамм: "Обеспечение экологической безопасности Воронежской области на 1999-2001гг.", "Экология и природные ресурсы Воронежской области на 2002-2010гг", "Обеспечение эколого-гигиенической безопасности Воронежского водохранилища и бассейна р.Воронеж".

Цель работы. Целью исследования является разработка методических основ геоэкологического обоснования управленческих решений по развитию ¦ водных ресурсов Воронежской области.

Задачи исследования.

• 1. Оценка современного состояния ВРС и эффективности управления водными ресурсами региона.

2. Разработка классификации экологических ситуаций в региональных ВРС;

3. Геоэкологическое районирование территории Воронежской области по экологическим ситуациям в ВРС;

4. Разработка методики прогноза экологических ситуаций для целей управления водными ресурсами в регионе.

5. Обоснование структуры системы управления поверхностными водными ресурсами Воронежской области.

Объект исследования - региональные водно-ресурсные системы. Предмет исследования - система управления поверхностными водными ресурсами региона.

6

Методы исследования. Методологической основой работы является геосистемный подход к анализу экологических ситуаций в ВРС. Теоретические и Р практические разработки базируются на комплексном применении следующих методов: программно-целевого и ситуационного управления водными ресурсами в регионе, географо-гидрологического, балансового, структурно-генетического, статистического. Статистические расчеты выполнены с примере* нением пакета программ Stadia. Научная новизна работы.

1; Выявлены природные и антропогенные факторы, влияющие на состояние поверхностных водных ресурсов Воронежской области.

2. Предложена классификация экологических ситуаций в ВРС.

3. Проведено геоэкологическое районирование по экологическим ситуациям в ВРС.

4. Разработана методика прогноза экологических ситуаций для целей

{

управления водными ресурсами.

5. Предложена модель структуры системы управления поверхностными ' водными ресурсами и разработаны рекомендации по геоэкологическому обоснованию водоохранных мероприятий на территории Воронежской области.

Информационная обеспеченность и характеристика исходных материалов исследования. В диссертации использованы данные по 34 гидрологи-U ческим постам с периодом наблюдений 40 и более лет; результаты наблюдений за температурой воздуха, осадками, снежным покровом, влажностью, промер-заемостью почв и другими показателями по 15 метеорологическим станциям и

7

постам с периодом наблюдений более 50 лет; материалы наблюдений на водно-балансовых станциях-^ результаты полевых наблюдений, статистические дан- ные, материалы отчетов и докладов главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Воронежской области, экологической инспекции администрации Воронежской области, Воронежского филиала ФГУ "Специализированная инспекция аналитического контроля", предприятий- водопользователей и других организаций. Точность исходной информации соответствует требованиям государственных стандартов и наставлений Госком-. гидромета.

Достоверность результатов работы подтверждается использованием надежных исходных данных по водному режиму, водоотведению и водополь-зованию в ВРС и современных методов статистической обработки информации, проверкой полученных результатов исследований на независимом материале, сопоставлением результатов исследования полученных различными методами.

Теоретическая значимость исследования состоит в разработке классификации экологических ситуаций и геоэкологического районирования терри-тории по экологическим ситуациям в ВРС, методики анализа и прогноза экологических ситуаций в ВРС и модели структуры системы управления водными ресурсами Воронежской области.

Практическая ценность работы заключается в создании рекомендаций по геоэкологическому обоснованию водоохранных мероприятий на территории Воронежской области для целей управления водными ресурсами при разработке и реализации стратегии устойчивого развития региона, областных экологи-

8

ческих целевых программ и проектов. Полученные результаты могут быть использованы при составлении региональных схем комплексного использования и охраны водных ресурсов в Центрально-Черноземном районе на основе программно-целевого и ситуационного методов управления ВРС.

Проведенный патентный анализ предложенных автором способов комплексного мониторинга обследуемой земной поверхности показал их мировую новизну (Заявки на изобретения в ФИПС на получение патента: № 20031156.35 от 27.05.2003г. и № 2003115637 от 27.05.2003г.).

Реализация результатов работы. Материалы и результаты исследований использованы: при разработке и реализации областных целевых программ: "Обеспечение экологической безопасности Воронежской области на 1999-2001гг.", "Экология и природные ресурсы Воронежской области на 2002-2010гг" и "Обеспечение эколого-гигиенической безопасности Воронежского водохранилища и бассейна р.Воронеж"; при разработке и проведении водоохранных мероприятий по восстановлению и рекультивации малых рек на территории Воронежской области; в учебном процессе Воронежского государствен- ного педагогического университета при преподавании дисциплин "Геоэкология оболочек", "Техногенные системы и экологический риск", "Экологическое картографирование".

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты оценки современного состояния и эффективности управления водными ресурсами Воронежской области.

2. Классификация экологических ситуаций в региональных ВРС.

9

3. Геоэкологическое районирование территории Воронежской области по

экологическим ситуациям в ВРС.

**¦ 4. Методика прогноза экологических ситуаций для целей управления

водными ресурсами.

5. Модель структуры системы управления поверхностными водными ресурсами Воронежской области.

*& Апробация работы. Результаты исследований и основные положения

диссертации докладывались и обсуждались на: научно-методических семина: pax кафедры экологического образования ВГПУ и кафедры гидрометеорологического обеспечения ВВАИИ (1999-2004г.г.); семинаре-совещании "Деятельность природоохранных органов в современных условиях социально-экономи-ческого развития области" (Воронеж,2001); III региональной научно-практической конференции "Проблемы рационального природопользования и методика преподавания естественных наук в средней школе" (Воронеж,2001); Международном научно-практическом семинаре "Вода и окружающая среда" (Воронеж, 2002); Региональной конференции "Экологическая безопасность Воронежского водохранилища" (Воронеж,2002); V Всероссийской научно-практической конференции "Территориальная организация общества и управление в регионах", (Воронеж, 2002); III научно-производственной конференции "Региональный мониторинг земель в системе экономических

М преобразований земельных отношений в России" (Воронеж, 2002); Первой

международной научно-практической конференции "Экологические и правовые аспекты эксплуатации водохранилищ" (Воронеж,2003); Всероссийской научно-

10 практической конференции "Совершенствование наземного обеспечения

авиации" (Воронеж,2003); Международной конференции "Экологические проблемы бассейнов крупных рек" (Тольятти,2003).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 научных работах.

Личный вклад автора заключается в сборе и статистической обработке исходных данных, в проведении ислледований по теме диссертационной работы, анализе результатов, в формулировании выводов и разработке практических рекомендаций по геоэкологическому обоснованию комплекса водоохранных мероприятий на речных водосборах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников и приложений. Она включает 122 страницы основного машинописного текста, 17 рисунков и 15 таблиц. Список использованных источников содержит 135 наименований.

11

1. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫ- МИ РЕСУРСАМИ РЕГИОНА: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1.Основные понятия

Потребности управления водными ресурсами территории требуют применения понятий, которые отражали бы комплексный характер использования водных ресурсов, а также их взаимосвязь с другими компонентами геосистем. К числу таких наиболее важных понятий относятся понятия водные ресурсы, водно-ресурсная система, управление водно-ресурсной системой, экологическая ситуация.

Раскрытию содержания «водные ресурсы» посвящены работы М.И. Львовича[93], П.Д.Гатилло[28], И.С.Шахова[130,131], Н.И.Коронкевича [77,78], B.C. Вуглинского[26], В.Н. Жердева, С.Д. Дегтярева [35,63,65], кроме того дан-ное понятие является одним из основных в действующем Водном кодексе [ 1 ].

С геоэкологической точки зрения важно подчеркнуть двойственный характер этого понятия. С одной стороны, как один из видов природных ресурсов, они предназначены для удовлетворения различных потребностей общества и следовательно входят в экономическую сферу общественной деятельности, а с другой стороны, водные ресурсы - это неотъемлемая часть природного ком-

12

плекса, обеспечивающая его нормальное функционирование. Поэтому в понятии «водные ресурсы» должен быть учтены указанные выше особенности.

Данным требованиям в наибольшей степени отвечает определение, данное в работе В.Н.Жердева и С.Д. Дегтярева, где водные ресурсы рассматриваются как «поверхностные и подземные воды территории, обеспечивающие потребности природы и хозяйства» [65].

Понятие «водно-ресурсная система» (ВРС) введено И.Л.Храновичем, который под ВРС понимает «природно-технический комплекс взаимосвязанных естественных водных объектов (источники, реки, озера, моря, подземные водные горизонты), гидротехнических сооружений (водохранилища, каналы, трубопроводы, шлюзы, насосные станции, подпорные, водозаборные и очистные сооружения и др.) и пользователей (предприятия сельского хозяйства, промышленности, коммунального водоснабжения, энергетики, водного транспорта, рыбного хозяйства, рекреация, защита от наводнений и др.), предъявляющих различные, часто противоречивые требования к количеству и качеству водных ресурсов»[128].

Однако использование его в геоэкологических исследованиях требует корректировки, поскольку оно имеет недостаточную экологическую направленность и не включает подсистемы формирования количества и качества водных ресурсов на водосборе.

Автором под водно-ресурсной системой (ВРС) предлагается понимать природно-техническую систему, включающую естественные поверхностные и

13

подземные водные объекты, искусственно созданные водные объекты (водохранилища, системы-искусственного пополнения подземных вод), технические системы для подачи, транспортировки, регулирования количества и качества воды, а также все другие природные, технические и социальные подсистемы, прямо или косвенно оказывающие влияние на количество и качество водных ресурсов на определенной территории. Для водно-ресурсных систем характер- но иерархическое строение, отражающее иерархию природных и технических систем.

Поскольку водно-ресурсная система является природно-технической системой, то естественное развитие ее невозможно. Поэтому, как и любая искусственная система, она требует управления. Под управлением водно-ресурсной системой понимается конкретная организация процессов воздействия на природную, техническую и социальную части водно-ресурсной системы, приводящая к достижению требуемого состояния.

Понятие «экологическая ситуация» предложено Б.И.Кочуровым [80,81, 82]. В его работах под экологической ситуацией понимается «пространственно-временное сочетание экологических проблем, определяющее состояние систем жизнеобеспечения человека и создающее определенную экологическую обстановку на территории разной степени неблагополучия (остроты)» [82]. Несмотря на название, данное понятие, в силу подчеркивания территориального аспек- та, относится к геоэкологическим понятиям.

Определение экологической ситуации основано на двух достаточно понятиях - «экологическая проблема» и «экологическая обстановка».

14 Экологическая проблема - это «изменение природной среды, ведущее к

нарушению структуры и функционирования природных систем и приводящее Y*- к негативным социальным, экономическим и иным последствиям» [ 82 ].

Экологическая обстановка - « конкретное состояние окружающей природной среды, обусловленное взаимодействием природы и хозяйственной деятельности человека» [82].

Y»

1.2. Обзор исследований

Исследования в области управления водными ресурсами являются одними из наиболее актуальных в геоэкологии в силу огромной роли воды в процес-се жизни на Земле и повсеместного использования ее в человеческой деятельности. Качество и количество поверхностных и подземных вод очень сильно ограничивают возможности устойчивого развития регионов.

Необходимость развития управления в области водных ресурсов особо подчеркивается в решениях крупнейших международных и российских фору-1 мов начала нового тысячелетия - Всемирного саммита по устойчивому разви-

тию, III Всемирного водного форума в г.Киото (Япония, 2003 г.), Душанбинского водного форума (Душанбе, 2003 г.), плане действий «Группы Восьми» по водным ресурсам, «Водной инициативе Европейского Сообщества для стран jL СНГ», Первого Всероссийского водного конгресса (г.Москва, 2003 г.).

Управление водными ресурсами, как отмечается в решениях конгрессов и форумов, должно комплексным, причем наиболее важными задачами призна-

15

ются удовлетворение потребностей в питьевой воде, предотвращение загрязнения воды и сохранение экосистем.

*J Комплексность управления требует сочетания системного и географиче-

ского подходов, что является наиболее характерным для геоэкологических исследований.

Теоретическое изучение задач управления водными ресурсами было на-Y$ чато в рамках гидрологии, гидроэнергетики, водных мелиорации, водоснабже-

ния и водоотведения.

Географические основы изучения водных ресурсов заложены работами А.И.Воейкова[22], сформулировавшего принцип водного баланса, и В.В. Докучаева [57], рассмотревшего формы организации водных масс и разработавшего учение о зонах природы.

Научное изучение ресурсов поверхностных вод в России началось после создания в 1919 г. Российского гидрологического института (РГИ). Первые методики определения водных ресурсов были разработаны при подготовке плана ГОЭЛРО.

Важнейшим методом изучения водных ресурсов стал предложенный В.Г.Глушковым географо-гидрологический метод, который «...устанавливает причинную связь всех вод данного района, за исключением чужих, пришлых, с географическим ландшафтом в целом , включая в себя кроме климата геологию, геоморфологию, почвы и растительность и на основе этой связи устанавливает характеристики свойств самих вод...» [ 31 ].

16

На методологию изучения водных ресурсов большое значение имеют исследования академика В.И.Вернадского [17], в которых подчеркнута роль био-логических процессов в формировании гидросферы.

Для изучения водных ресурсов до сих пор актуальны исследования С.Д. Муравейского, рассматривавшего формирование водных ресурсов как « сложный процесс, определяющий взаимоотношения между океаном и водами суши, процесс исторический, в котором факторы геологические, географические, физические, химические, биологические не только определяют самый обмен и его характер, но и обуславливают круговорот веществ во всем процессе стока и в каждом водоеме (водном объекте) в частности...» [106].

/ц. Однако комплексный географо-экологический подход в исследованиях

водных ресурсов внедрялся очень медленно, что было связано с акцентированием практической деятельности, в основном, на практическое освоение водных объектов и тотальной идеологией покорения природы.

В силу наличия на территории России значительного количества поверх-¦Ц ностных и подземных вод вопросы охраны водных ресурсов от загрязнения бы-

ли актуальны только вблизи крупных городов и промышленных центров.

Поэтому в работах начального периода (1-я половина XX в.) основное внимание уделялось количественным аспектам управления водными ресурсами ^, - исследованию режима и производительности источников водных ресурсов,

регулированию стока.

Наиболее значительный вклад в разработку методов определения харак-

17 теристик водных ресурсов в этот период внесли Д.И.Кочерин, М.А.Великанов,

Д.Л. Соколовский, С.Н.Крицкий, М.Ф.Менкель, Е.В.Близняк, Н.П.Чеботарев, Н.Д. Антонов, Г.А.Алексеев, А.В. Огиевский, Л.К. Давыдов, Н.П.Чеботарев, В.А. Урываев.

Особенно следует отметить выдающийся вклад, внесенный в разработку методов управления водными ресурсами в рамках технологического направле- ния водного хозяйства С.Н.Крицким и М.Ф.Менкелем[85,86]. Разработанные ими теоретические основы регулирования стока, основаны на современных' теоретико-вероятностных моделях стока и водопотребления и проверены практикой строительства крупнейших водохранилищ в СССР и за рубежом.

Существенный вклад в разработку методов управления водными ресур-сами внесен А.Хазеном, П.А.Ефимовичем, М.В.Потаповым, Я.Ф.Ппешковым, А.Д. Саваренским, П.А.Ляпичевым, Г.П.Ивановым, С.И.Рыбкиным.

Во второй половине XX века (1950-2000 гг.) исследования водных ресурсов в связи приобретают комплексный характер, а начиная с 70 гг. они приоб ретают заметную экологическую направленность, что связано со значительным влиянием хозяйственной деятельности на режим поверхностных и подземных вод, и особенно, на их качество.

Исследования по оценке водных ресурсов с гидрологической точки зрения продолжены в трудах К.П.Воскресенского, В.Г.Андреянова, А.А.Соколова, А.И. Чеботарева, В.Д. Быкова, Г.П.Калинина, М.И.Львовича, И.А. Шикломано-ва, Б.И. Куделина, Д.Я. Ратковича, А.В.Рождественского, П.С.Кузина, A.M.

Список литературы