Влияние крупных равнинных водохранилищ на ландшафты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования, науки, молодежи и спорта Украины

ГВУЗ “Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры

Кафедра: экологии и охраны окружающей среды

Контрольная работа

по курсу: “Ландшафтная экология”

на тему: “Влияние крупных равнинных водохранилищ на ландшафты”

Выполнила ст. гр. IV - 21

Базюкевич Н. А.

Проверила Моисеенко Л.В.

Днепропетровск - 2012

Содержание

Введение

1. Влияние крупных равнинных водохранилищ на ландшафты

1.1 Формирование химического состава природных вод в ландшафтах водоохраной зоны Учинского водохранилища

Вывод

2. Изучение ландшафтов города Днепропетровска (ретроспективный аспект)

2.1 Рельеф местности

2.2 Геологические процессы

2.3 Климатические условия

2.4 Водные ресурсы

2.5 Растительный и животный мир

2.6 Коренные биогеоценозы города

Литература

водохранилище ландшафт рельеф водный

Введение

Водоохраной зоной является территория, примыкающая к акватории водного объекта, на которой установлен специальный режим использования и охраны природных ресурсов и осуществления иной хозяйственной деятельности (Водный Кодекс РФ, 1996 г.). Размер и границы водоохраной зоны водных объектов утверждаются Правительством РФ в соответствии с основным назначением водного объекта. Функционирование ландшафтов водоохраной зоны в большой степени зависит от их структуры, состава и антропогенной нарушенности. Поэтому встала проблема необходимости оптимизации водоохранных и водорегулирующих функций ландшафтов водоохранных зон. Об актуальности этой проблемы свидетельствует принятая Министерством природных ресурсов РФ в 1999 г. концепция Государственной политики использования, восстановления и охраны водных объектов. В соответствии с Конституцией РФ и ст. 77 Водного Кодекса РФ планирование водохозяйственной деятельности, разработка водохозяйственных и водоохранных программ осуществляется на основе бассейнового принципа на всех уровнях управления водопользованием.

Разрабатываемые МПР РФ программы восстановления, охраны и рационального использования водного фонда России имеют основную цель -достижение и поддержание экономически оптимального и экологически безопасного уровня водопользования. Основной задачей водообеспечения населения в соответствии с программой должны стать: поэтапное восстановление состояния поверхностных источников питьевого назначения и его поддержка. Для охраны вод необходимо восстановление геоэкосистем бассейнов водоемов и поэтапное создание системы рационального водопользования. На начальных этапах необходима стабилизация экологического состояния водных ресурсов, предотвращение их загрязнения, поэтому необходима оптимизация функционирования ландшафтов водоохранных зон.

Водохранилища существенно преобразуют ландшафты своего бассейна изменяют хозяйственную деятельность людей, увеличивают рекреационную емкость территорий (Авакян и др., 1987, 1999 и др.). Хотя происхождение водохранилищ техническое, в дальнейшем они ведут себя как природные объекты. При несоблюдении мер водоохраны они могут заиливаться, качество воды в них может ухудшаться. Водохранилища подтопляют природные территории и изменяют там динамику почв и растительности возможности их хозяйственного использования, и вместе с образующими их плотинами вносят существенные изменения в гидрологический, гидрохимический и гидробиологический режимы рек и их бассейнов (Авакян и др., 1979, 1980, 1982, 1987, 1990).

При системном анализе водохранилище и его водосбор рассматривается как взаимосвязанная единая система. Поэтому состояние водоохраной зоны немедленно отражается на качестве воды водохранилища.

В водохранилище существенно изменяется качество речной воды, в ту или другую сторону, в зависимости от мер водоохраны. Акватория водохранилища используется водным транспортом, рыбным хозяйством, для рекреации. Таким образом, водохранилища - антропогенные, управляемые человеком объекты, но они испытывают также и сильнейшее воздействие природных факторов. Поэтому они являются природно-техническими системами (Авакян и др., 1987).

На всех этапах проектирования, создания и эксплуатации водохранилища предусматривается охрана водных, земельных, биологических, минеральных и рекреационных ресурсов. Охрана водных ресурсов имеет два взаимосвязанных аспекта - количественный (охрана вод от истощения) и качественный (охрана вод от загрязнения и засорения). Для охраны вод от истощения и загрязнения на водосборном бассейне водохранилища производят посадку лесов, защитных лесополос, регулируют состав и структуру существующих лесов и проводят другие водоохранные мероприятия.

1. Влияние крупных равнинных водохранилищ на ландшафты

Лесные посадки притеняют акваторию, что способствует снижению температуры воды и уменьшению испарения. Благодаря этому воды охраняются от истощения и загрязнения и улучшаются условия рыборазведения.

Вокруг питьевых водохранилищ уже несколько десятилетий существуют зоны санитарной охраны вод и прибрежных территорий. Но в связи с ростом техногенных воздействий возникла необходимость создания комплексных водоохранных зон, хозяйственная деятельность человека в которых ограничена. Водоохранные зоны шире зон санитарной охраны и у некоторых водохранилищ (в том числе у Учинского) включают весь водосборный бассейн.

В границах водоохранных зон осуществляется ряд ограничений (Авакян и др., 1987; Водный Кодекс, 1996, Положение о водоохранных зонах, 1996) на использование земельных, лесных, минеральных и других ресурсов для предотвращения загрязнения водохранилищ. Природоохранные мероприятия должны способствовать оптимизации функционирования ландшафтов водоохранных зон, сохранению их барьерных функций для загрязняющих воду веществ.

Происходящее в современный период усиление антропогенных воздействий на окружающую среду вызывает необходимость изучения и выявления параметров антропогенных воздействий и вызываемых ими изменений в окружающей среде. Особенно остро стоит проблема формирования качества природных вод и разработки мероприятий по их рациональному использованию. Необходимость охраны природных вод от загрязнения и истощения ставит задачи совершенствования системы водоохранных мер не только в водоеме и местах водозаборов, но и на территории всего водосборного бассейна. В защите природных вод от загрязнения особенно велика роль водоохранных зон.

Необходимость изучения функционирования ландшафтов водоохранных зон отмечается М.П. Дальковым (РосНИИВХ, 2000) и другими исследователями (Бергман, 1957; Бондаренко и др., 1979; Вендров, 1986;

Груздева, 2002 и др.) отмечающим, что в последние десятилетия в связи с ухудшением состояния водных объектов под влиянием антропизации речных бассейнов возникла необходимость сконцентрировать внимание на изучении состояния водосборов, поскольку именно там начинается формирование поверхностных и подземных вод и закладываются основы их качественного состава.

Многообразное влияние на гидрологический режим и качество природных вод оказывает развитие промышленности, транспорта, энергетики и рост городского населения. Серьезной проблемой является накопление твердых отходов, загрязняющих водосборные пространства и вымывание из них токсичных компонентов, загрязняющих природные воды. Техногенные воздействия на водосборы ведут к упрощению структуры экосистемы, снижению их продуктивности, уменьшению биоразнообразия, нарушению функциональных связей и изменению процессов миграции веществ и элементов. Все это уменьшает естественную способность ландшафтов к самоочищению и приводит к загрязнению водных объектов. ( Арманд, 1983; Бойченко, 1977; Буторин, 1969, 1975; Васильев, Кукушкин, 1988; Григорьева, 1975 и др.)

Накопление тяжелых металлов в донных отложениях Учинского водохранилища наиболее интенсивно началось с 1966 года, что связано с урбанизацией и нарастанием техногенного воздействия. За примерно 20 лет (с 1983 г.) концентрации Мп в донных отложениях увеличились примерно в 2 раза, РЬ - в 2 раза, Си - в 3 раза, Сг - в 4 раза; содержание кадмия мало изменилось. На увеличение загрязнения донных отложений тяжелыми металлами оказывает влияние евтрофикация Волжского источника водоснабжения и увеличение содержания в воде органического вещества. (Груздева, Суслов, 2000, 2001, 2002; Ежегодный отчет.,2002 и др.). Анализ показал наличие положительной корреляции между повышенным содержанием органического вещества и концентрацией Cr, Ni, Sr, Cd, Мп, более слабая связь у Fe и РЬ и не обнаруживается у Zi, Си, As, Zn.

Актуальность. Наиболее полно водоохранные функции выполняют лесные ландшафты, имеющие в отличие от других, более сложные состав и структуру. В лесах водо-охранных зон запрещаются рубки леса, кроме санитарных, и ограничивается другая хозяйственная деятельность. Особенно велико значение водо-охранных зон питьевых водохранилищ, в том числе Учинского, снабжающего питьевой водой г. Москву.

Изучение водоохранных зон Иваньковского, Рыбинского и других водохранилищ проводили отечественные ученые: А.Б. Авакян и др. (1979, 1982, 1987,), С.Л. Вендров (1976 и др.), К.Н. Дьяконов (1970, 1976, 1992 и др.); Камского водохранилища - Матарзин (1970, 1971, 1981 и др.). Их исследования в основном посвящены влиянию водохранилищ на окружающую природную среду (климат, грунтовые воды, подтопление и пр.). Работ же, анализирующих функционирование водоохранных ландшафтов водоохранных зон, немного. Для Учинского водохранилища таких работ практически не производилось, особенно в 90-е годы XX века. Поэтому мы решили восполнить этот пробел, учитывая особую актуальность сохранения и улучшения качества воды питьевого Учинского водохранилища. Оптимизация функционирования ландшафтов водоохраной зоны будет способствовать улучшению качества воды Учинского водохранилища и снижению затрат на доведение их качества до уровня ГОСТа.

В соответствии с вышесказанным нами поставлена цель исследования: изучить функционирование ландшафтов водоохраной зоны Учинского водохранилища и выявить их влияние на формирование качества воды водохранилища.

Материалы, положенные в основу работы. При решении выше сформулированных целей и задач автором обобщены собственные экспериментальные данные, полученные в процессе полевых исследований Учинского водохранилища и ландшафтов его водоохраной зоны, а также материалы лабораторных исследований собранных автором образцов почв, растений, воды, рыбы. Проанализированы также многолетние данные Акуловского гидроузла по химическому составу вод Учинского и других водохранилищ. Проанализированы имеющиеся по данной теме литературные и фондовые материалы.

Научная новизна. Впервые для Учинского водохранилища выявлена ландшафтная структура его водоохраной зоны, составлены ее ландшафтная, почвенная карты и карта растительности. Выявлен комплекс техногенных воздействий на водохранилища и их водоохранные зоны. Изучено функционирование видов ландшафтов водоохраной зоны в условиях техногенного пресса и их вклад в формирование качества природных вод. Выявлены основные тенденции в формировании качества природных вод и дана геоэкологическая оценка функционирования водохранилища и его водоохраной зоны. Выявлены основные тенденции в изменении функционирования ландшафтов водоохранных зон в условиях техногенного пресса.

Показано, что многообразие изменений компонентов ландшафтов водоохранных зон зависит от разнообразия, силы и продолжительности техногенного воздействия, а также их последовательности, взаимовлияния и совместного воздействия. Для лесных ландшафтов показано значение типов место обитания и типов исходных фитоценозов в выполнении ими водоохранных функций и показана важная роль почв и материнских почвообразующих пород в водоохранных функциях ландшафтов, что на практике можно учитывать при планировании и создании новых водохранилищ в Нечерноземной зоне. Выявлено, что в условиях техногенного пресса в фитоценозах водоохранных зон происходит изменение соотношения экологических и фитоценотических групп видов. При подтоплении водами водохранилища общей тенденцией является мезофитизация растительного покрова, заболачивание почв и усиление мозаичности ландшафтной структуры в соответствии с разнообразием подстилающих пород и микрорельефом. Изменения ландшафтов и их компонентов в условиях техногенного воздействия проиллюстрированы схемами, таблицами, графиками.

Прослежена смена фаций ландшафтов на топоэкологических профилях, заложенных перпендикулярно к водохранилищу, и проанализированы в них содержание и миграция веществ и элементов по химическому составу и загрязненности.

Практическая значимость. Выяснено, что в результате влияния комплекса антропогенных воздействий в ландшафтах водоохранных зон неуклонно возрастает роль производных сообществ, и для ограничения этих процессов требуются хозяйственные специальные мероприятия. Процессы восстановления условно коренных сообществ сдерживаются рекреацией и техногенными воздействиями. С учетом этого разработаны практические рекомендации по оптимизации функционирования водоохранных зон. Полученные результаты использованы в ежегодных отчетах Акуловского гидроузла и Росгидропроекта; используются в преподавании в ГУЗе.

1.1 Формирование химического состава природных вод в ландшафтах водоохраной зоны Учинского водохранилища

Функционирование водоохранных зон водохранилища определяется системой сбалансированного развития комплекса природопользования и компонентов природной среды. В настоящее время к природопользованию предъявляются требования не только обеспечить человека природными ресурсами, но также поддержать в хорошем состоянии для жизни человека окружающую среду и сохранить биоразнообразие. Необходимо оптимизировать природопользование в водосборном бассейне водохранилища с учетом принципа экологической паритетности развития норм природопользования, сохранения потенциала само возобновления природных систем и поддержания их стокоформирующих функций. Для реализации этого принципа необходима геоэкологическая оценка функциональных свойств зональных и других биогеоценозов на водосборном бассейне водохранилища, анализ внутрибассейновой сети экотонов (переходных сообществ), природных и природно-антропогенных границ, в условиях которых формируются специфические, повышенно динамичные биогеоценозы, или экотонные экосистемы, выполняющие водоохранные функции. Для улучшения качества природных и оптимизации функционирования водохранилищ необходимы изучение и оценка природных и антропогенных комплексов, на фоне которых развивается хозяйственная деятельность.

При создании водохранилищ поймы рек заливаются. Влияние гидроузлов различно в верхнем и нижнем бьефе. В верхнем бьефе при колебании уровня водохранилища, отдельные участки то осушаются, то затопляются, в результате этого увеличивается аллювиальность (отложение наилка). На таких участках лес погибает, и формируются болотно-травяные фитоценозы простого флористического состава, так как немногие виды способны выдерживать такой водный режим.

Водохранилища относятся к антропогенным водным ландшафтам, для них характерно тесное взаимодействие с окружающей природной средой. Наблюдается сопряженное развитие аквальных ландшафтов водохранилища и наземных ландшафтов прилегающей водоохраной зоны. В настоящее время в водоохраной зоне Учинского водохранилища наблюдается стабилизация процессов формирования фитоценозов, основные природные процессы приходят в равновесие с новой природной обстановкой. Учет и оценка этих данных позволит определять экологическую устойчивость ландшафтно-хозяйственных систем Учинского водохранилища к разным антропогенным воздействиям, разрабатывать прогнозные варианты естественных и антропогенных изменений, исследовать биологические основы реконструкции и охраны растительного и животного мира.

Биогеоценозы водоохранных зон являются экотонами между водоемом и водосборным бассейном. Особенно динамичным является водноназемный экотон. Процессы взаимодействия водной и наземной среды формируют зону, размеры которой определяются параметрами водохранилища и ландшафтами побережья. Для прибрежного экотона характерна периодичность биологических процессов и мозаичность биогеоценотического покрова в случае выраженного микро- и мезорельефа. При плоском рельефе, как отмечено выше, могут формироваться моно доминантные сообщества.

Подтопленными считаются территории, где уровень грунтовых вод располагается на глубине менее 1 м. Непосредственно к урезу воды примыкает зона сильного подтопления.

На формирование качества, природных вод оказывает влияние состав почвенного раствора, формирующегося в почвах под разными типами леса.

Почвенный раствор представляет собой наиболее изменчивую, активную и подвижную часть почвы, По исследованиям в ельниках кисличниках выявлено, что почвенные растворы полновозрастного ельника имеют, кислую реакцию, резко меняющуюся по почвенному профилю. Наибольшая кислотность (рН 4-4>5) наблюдается в лесной подстилке, так как грубый осадок из хвои, веток и шишек способствует образованию фульвокислот. В горизонте вмывания -- В-рН 5-5,5, что связано с насыщением кислых органических веществ основаниями. В молодых ельниках в стадии жердняка (20--40 лет) почвы менее кислые, что связано с меньшей биомассой корней в почве и меньшим количеством корневых выделений. Наибольшее количество водорастворимых компонентов в лесной подстилке обнаруживается в июле. На вынос элементов с почвенным стоком большое влияние оказывает почвенный покров.

Негативное влияние на качество воды оказывает интенсивное использование земель в водоохранных зонах под жилищное строительство и ведение личных подсобных хозяйств без установления особого режима хозяйственной и иной деятельности.

Для обоснования комплекса водоохранных мероприятий необходима геоэкологическая оценка современного состояния водохранилища и функционирования ландшафтов его водоохраной зоны. Химический состав воды водохранилища формируется под влиянием как природных, так и антропогенных (в том числе техногенных) факторов (Груздева, 1985, 2002 и др.).

Под химическим составом природных вод принято понимать весь сложный комплекс минеральных и органических веществ, находящихся в разных формах ионно-молекулярного и коллоидного состояния (Алекин, 1970).

В.И. Вернадский (1926, 1970) показал, что основным источником ионов в поверхностных и грунтовых водах водосборного бассейна является почва. Кроме ионов с поверхностным стоком в водоемы поступает растворенный углекислый газ, образующийся в почве при разложении органических остатков, а также растворимые органические вещества, которые, соединяясь с металлами, могут образовывать растворимые металлоорганические соединения.

Поступающие в воду вещества можно разделить на 3 группы: 1) необходимые для жизнедеятельности организмов (биогены); 2) безразличные (балластные); 3) вредные (токсичные).

Фоновое содержание химических веществ в природных водах определяется положением водных объектов в конкретной природной (ландшафтной) зоне (Вернадский, 1960). В лесной зоне, характеризующейся промывным режимом почв, наблюдается интенсивный вынос растворимых соединений, образующихся при минерализации органических остатков и поступающих с атмосферными осадками. Наличие в поверхностном стоке растворимых органических веществ способствует повышению цветности воды водоемов.

Геоэкологическая оценка функционирования ландшафтов водоохраной зоны, выявление негативных техногенных воздействий и геохимических аномалий позволяют прогнозировать возможность возникновения геоэкологических ситуаций, оказывающих влияние на ресурсоформирующие функции природных ландшафтов и здоровье населения (Коронкевич, 1988; Малик, Барабанова, 1993; Груздева, 2002 и др.).

В основе геохимического изучения ландшафтов лежит анализ рядов миграции химических элементов ландшафтов или в сопряженном по фациям ряду ландшафтов, а также изучения взаимосвязей между организмами и почвообразующими породами.

Для изучения влияния ландшафтов водосборного бассейна на формирование качества воды водохранилища и выявления их водоохранных функций нами проведено топо-экологическое профилирование. Профили закладывались перпендикулярно к береговой линии и включали несколько ландшафтных фаций. На пробных площадях на профиле изучались растительность и почвы, а также степень и характер антропогенной трансформации биогеоценозов (Груздева,Власов,1991;Груздева,Суслов,2002а;20026 и др.).

Ландшафты (геосистемы, ПТК) развиваются под действием природных и техногенных процессов.

Ландшафты - сложно организованные природные и природно-антропогенные геосистемы региональной размерности (Николаев, 2000). Использование понятия ландшафта как геосистемного индивидуума региональной размерности обеспечивает возможность проведения классификации и картографирования ландшафтов, а также возможность оценки их техногенного загрязнения, миграций загрязнений в ландшафтах, выявления взаимосвязей между ландшафтами, выявления водоохранных функций ландшафтов, ландшафтное проектирование и прогнозирование.

По Н.А. Солнцеву (1949), ландшафт - это генетически однородный природный территориальный комплекс, имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из свойственного только данному комплексу набора динамически сопряженных и закономерно повторяющихся урочищ.

Ландшафт - эволюционирующая, динамическая геосистема, представляющая собой закономерную череду переменных состояний в рамках разновременных природных режимов (Николаев, 1979, 2000). Морфологическими единицами ландшафта являются фации, подурочища, урочища, местности. Для морфологических единиц характерна парагенетическая сопряженность и энерго-массообмен между ними. Вещественно-энергетически-латеральные (горизонтальные) связи, важные для выявления водо-охранных функций ландшафтов, наиболее полно выявляются в ландшафтных катенах. Термин «катена» в переводе с английского означает «ряд», «цепочка» (Дж. Милн).

Ландшафтная катена - функционально-динамическое сопряжение природных геосистем, последовательно сменяющих друг друга в направлении от местного водораздела к местному базису денудации (реке, водохранилищу и пр.). В катене потоки вещества и энергии направлены сверху вниз по склону. В потоках участвует жидкий, твердый, ионный, поверхностный и подземный сток, а также перемещение почвенно-грунтовых масс под влиянием сил гравитации. Для лесной зоны наиболее характерны мезокатены, прослеживаемые от вершин холмов, возвышений до болот, водоемов у их подножия.

На плоских равнинах встречаются микрокатены, объединяющие фации от микро повышений до микро западин.

Ландшафтные катены формируют совокупности, представляющие собой бассейновые геосистемы, которые иерархически соподчинены. Элементарные бассейны первого порядка могут иметь площадь менее 1 км2 и представлены в основном фациями. Для целей охраны вод и выявления миграций веществ и элементов необходимо использовать бассейновый подход, с выявлением и изучением малых водосборов (Коронкевич, 1988; Груздева, Власов, 1991 и др.).

Основателями науки геохимии ландшафта являются отечественные ученые Б.Б. Полынов (1956) и А.И. Перельман (1975). Большой вклад в изучение миграций в ландшафтах веществ и элементов внесли труды М.А. Глазовской (1975, 1977, и др.). Изучению ландшафтов и их классификации посвящены труды Д.Л. Арманда (1975 и др.), Викторова А.С. (1986), А.Г. Исаченко (1985, 1991), Ф.Н. Милькова (1973), Г.Н. Анненской и др. (1997).

В.А.Николаев (1979) предложил структурно-генетическую классификацию ландшафтов, которая нашла широкое применение в науке и практике.

Для наступления новой стадии развития ландшафтов необходимо, чтобы допустимый порог флюктационных изменений был превышен (Горшков, 1995). Так, для природных вод важна концентрация загрязнений. Если загрязнение превышает ПДК, то это приведет к изменению состава биоты, ее продуктивности и пр.

Виды ландшафтов имеют разный порог самозащиты (Двинских, Бельтюков, 1992), зависящий, с одной стороны, от компонентов ландшафта климат, воды, рельеф, почвы, растительность, животные), а с другой стороны, от видов и степени техногенных воздействий.

Для анализа функционирования ландшафтов можно использовать моделирование на основе системного подхода. Нами составлена имитационная блоковая модель функционирования ландшафтов водоохраной зоны (рис. 9), применение которой выявляет взаимосвязи компонентов ландшафта и пути их оптимизации; в данном случае особенно важно выявление взаимосвязей и путей оптимизации качества природных вод. На основе модели намечаются пути управления качеством вод (Израэль, 1984).

На формирование природных вод внутри ландшафтов особенно сильно влияют почвы, которые образно называют «зеркалом ландшафта». Почвы - важнейшая подсистема ландшафта. В почвах постоянно осуществляется «малый круговорот» веществ и элементов в системе «почва-растение». При этом корни растений перемещают биогенные элементы (Р, S, Са, Mg, К и др.) из нижних слоев почвы в верхние (с опадом). В гумусово-аккумулятивном горизонте лесных почв, преобладающих в водоохраной зоне, происходит биогенное накопление Ni, Со, Be, Zn, As, Cd, Sn и других элементов.

Для лесных почв характерен промывной водный режим, в результате этого многие элементы с нисходящими потоками перемещаются вниз. В зависимости от сочетания этих процессов суммарный эффект в типах и видах почв различен. Наличие в почве кислого подзолистого горизонта увеличивает вынос веществ и элементов. Эти почвы обычно содержат пониженное количество Р, N, К и других биогенов.

Техногенные воздействия на почвенный покров вызывают его трансформацию и образование техногенных геохимических аномалий, которые предложено делить на три вида (Алексеенко, 1990):

1. Аномалии, формирующиеся на техногенных геохимических барьерах, где могут концентрироваться элементы, поступающие в ландшафты в результате природной и техногенной миграции;

2. Аномалии, образующиеся на природных геохимических барьерах за счет элементов, связанных с антропогенной деятельностью;

3. Аномалии (отрицательные), возникающие за счет интенсивного антропогенного выноса элементов.

Миграция в ландшафте загрязняющих веществ зависит также от литологического состава и физико-химических свойств пород зоны аэрации и свойств загрязнителей. Подъем уровня грунтовых вод в результате подпора водами водохранилища снижает сорбционную емкость зоны аэрации, что особенно сильно проявляется на почвах тяжелого гранулометрического состава. Техногенные геохимические аномалии формируются в результате твердого и жидкого стока и аккумуляции веществ из атмосферы (Гольдберг, 1987).

Наблюдается корреляция между концентрацией загрязнителей в выбросах и сбросах и накоплением их в почве (Сает, Янин, 1984; Сорокина и др., 1984).

Загрязнения, выпадающие из атмосферы, накапливаются в верхних горизонтах почвы и могут выноситься из ландшафта поверхностным стоком. На возможность миграции влияют физико-химические свойства и литологический состав зоны аэрации, а также геохимические характеристики загрязнителей, в частности, их подвижность при разных окислительно-восстановительных условиях (Глазовская, 1997 и др.).

Загрязнители, выпадающие из атмосферы, образуют ореолы рассеивания в соответствии с розой ветров и переносом воздушных масс от источников загрязнения.

Водоохранные зоны водохранилищ Нечерноземья защищают водохранилище от заиления, происходящего в результате поступления с водосбора твердого стока, от химического, бактериального и паразитарного загрязнения. Эффективность функционирования водоохранных зон зависит от их расположения в определенной природной зоне и ландшафтной провинции, а также от набора и взаиморасположения ландшафтов и их антропогенной нарушенности. Ландшафтная структура водоохраной зоны определяет фоновое содержание в природных водах химических веществ, а также путей миграции и возможности проникновения в водоем антропогенных загрязнений.

От ландшафтной структуры водоохраной зоны зависит наличие в почвах и подстилающих породах определенного набора химических веществ, что связано с историей возникновения и формирования ландшафтов, т.е. современная ландшафтная структура водоохранных зон представляет собой полигенетическое гетерохронное образование, в которой происходит непрерывная миграция и дифференциация вещества (Преображенский и др., 1988; Семенов, 1989). Это находит отражение в валовом химическом составе почв водо-охранной зоны Ландшафты водо-охранной зоны, находящиеся на побережье водохранилища, в настоящее время развиваются под влиянием подтопления их водами, поэтому в их почвах можно выявить геохимические реликты (ассоциации химических элементов, прежние новообразования и пр.), которые были характерны для предыдущей стадии развития почв (до создания водохранилища). Так, в песчаных почвах на побережье Иваньковского водохранилища, сформировавшихся в прошлом на ныне подтопленной второй надпойменной террасе, обнаружены реликтовые ортзандовые прослойки, влияющие на водный режим почв и миграцию веществ. Реликтовые признаки обнаруживаются также во флористическом составе фитоценозов водоохраной зоны. Сохранению реликтов предыдущих фитоценозов часто способствует микрорельеф. Виды предыдущих фитоценозов обычно приурочены в лесах к приствольным повышениям.

Воды водохранилища с большой силой давят на водоносные слои берегов. При этом фильтрация вод зависит от гранулометрического состава пород, слагающих прибрежные ландшафты. При сложении берегов известняками коэффициент фильтрации может достигать 500-1000 м/сутки, на грубозернистых песках с галькой - 20-500 м/сутки, в глинах - 0,01 м/сутки. В ряде случаев наблюдается подпор фильтрационными водами грунтовых вод. Фильтрация и подпор вызывают изменения в прибрежных ландшафтах. Изменения проходят несколько этапов: 1 этап - исходный, отражает положение до создания водохранилища; 2 - период заполнения водохранилища до нормального подпорного уровня (НПУ). При этом происходит интенсивное обводнение и глубокие изменения в свойствах почв, растительном покрове и животном мире (3-5 лет); 3 период - постепенное медленное затухание активного воздействия водохранилища на прибрежные ландшафты и формирование нового водного режима почв; 4 период - стабилизация процессов.

Исследованиями установлено (Вендров, 1976; Дьяконов, 1992; Авакян и др., 1990 и др.), что размеры сферы влияния водохранилища на прибрежные ландшафты со временем постепенно увеличиваются, причем, этапы воздействия повторяются с некоторым опозданием в зависимости от удаленности от берега.

Начало и продолжительность подтопления зависят от уровня водохранилища. Чаще высокий уровень вод бывает в первой половине вегетационного периода - до середины июля, и в некоторых случаях - до октября.

В Нечерноземье динамика прибрежных ландшафтов в основном происходит в сторону заболачивания, причем, заболачивание происходит по грунтовому типу или атмосферно-грунтовому.

Интенсивность влияния водохранилища на прибрежные ландшафты зависит от величины подъема грунтовых вод, литологического состава пород, рельефа, структуры и состава фитоценозов. Так, на Рыбинском водохранилище, в подзоне прямого влияния, где произошел подъем грунтовых вод, зона влияния имеет ширину 150-250 м.

Водохранилище и его водосбор представляют собой взаимосвязанную единую природную систему. Водосбор влияет на формирование качества и количества природных вод, а водоем влияет на прилегающие к нему ландшафты водоохранных зон. При изучении динамики ландшафтов и их компонентов под влиянием водохозяйственной деятельности необходимо учитывать налагающиеся на них другие антропогенные воздействия, такие как загрязнение среды, промышленностью, транспортом, влияние рекреации, выпаса скота, сенокошения, распашки и прочие. Важное значение приобретает изучение химического состава компонентов геохимических сопряженных ландшафтов и исследование миграции в них химических веществ и элементов (Груздева и др., 1983, 1986 и др.).

Исследование биогенных циклов химических элементов - сложных дифференцированных критериев биогеохимической гетерогенности ландшафтов и биосферы в целом - имеет большое практическое значение, поскольку дает возможность планировать целенаправленные изменения циклов миграции химических элементов. Например, путем извлечения из водоемов макрофитов.

Б.Б. Полынов (1956) показал, что ландшафт есть динамическая неравновесная система, в которой имеются реликтовые, консервативные и прогрессивные элементы. В основе геохимического изучения ландшафтов лежит анализ рядов миграции химических элементов в ландшафте или в сопряженном ряду ландшафтов, а также изучение взаимодействия между организмами и почвами.

Миграции и перераспределение химических элементов и веществ в почве зависят от характера водного режима, реакции среды, почвенного раствора и содержания в нем подвижных органических веществ, от аэрации и окислительно-восстановительного потенциала, гранулометрического состава и структуры отдельных почвенных горизонтов (Helvey, 1980; Hill, 1980; Груздева, Суслов, 2000, 2002 и др.).

Накоплению химических элементов способствует повышенное содержание в почве органического вещества, увеличение концентрации почвенного раствора, илистой фракции и глинных минералов. Мобильные формы микроэлементов поступают в почву с растительным опадом в составе прочных комплексных органических соединений. Их устойчивость резко снижается при увеличении щелочности растворов. На контакте с карбонатными горизонтами транзитные почвенные растворы теряют значительную долю тяжелых металлов, так как они выпадают в виде трудно растворимых оксидов и карбонатов. Подвижность минеральных соединений микроэлементов часто прямо зависит от растворимости (Глазовская, 1997).

Важнейшими факторами возникновения геохимической неоднородности ландшафтов являются почвообразующие породы, гипсометрическое положение, соотношение тепла и влаги и степень, и характер антропогенных воздействий.

С точки зрения водоохраны важен процент лесистости водосборов, а также типологический состав лесных и других биогеоценозов, способы их хозяйственного использования и степень нарушенности антропогенными факторами (Груздева, Суслов, 2000, 2002).

В антропогенно нарушенных лесах коэффициент поверхностного стока возрастает в 2-3 раза, увеличивается эрозия почв и вынос веществ в водоемы. Качество воды в водоемах в большой степени зависит от особенностей круговорота веществ в биогеоценозах и агроценозах бассейнов водоемов (миграция и вынос веществ, аккумуляция и трансформация органического вещества, адсорбция и пр.). Состав грунтовых и поверхностных вод зависит не только от биогеоценотического покрова, который в значительной степени определяет структуру и химический состав почвенных горизонтов.

Вывод

Наличие слабой связи между содержанием тяжелых металлов в донных отложениях и почвах свидетельствует о задерживании металлов почвами водоохраной зоны.

Наоборот, наличие сильной и прямой связи говорит о миграции тяжелых металлов в почву, донные отложения и в воду.

Корреляционный анализ показал, что на миграцию тяжелых металлов влияет кислотность почвы. Такие металлы как кадмий, цинк, медь более подвижны в нейтральных и кислых почвах, а хром и кобальт - в нейтральных и щелочных, поэтому целесообразно в прибрежной полосе водо-охранной зоны для задержания кадмия, цинка, меди сохранять заболоченные участки хвойных лесов с более кислыми почвами.

2. Изучение ландшафтов города Днепропетровска (ретроспективный аспект)

2.1 Рельеф местности

Рельеф - один из главных компонентов среды. Он в значительной степени определяет своеобразие местного ландшафта, а также инженерно-геологические и экологические условия планирования и застройки.

Рельеф - Днепропетровская характеризуется неоднородностью и сложностью построения. Современный рельеф правобережной и левобережной частей места относится к двум типам ландшафтов: равнинно-водораздельный и долинно-речной. Главной морфологической чертой этих равнин является ярусность их поверхности: ряду морфологических уровней, представленных водораздельным плато и CEPI речных террас. Превышение абсолютных отметок в пределах территории достигает 135 м. Приднепровская пластово-денудационная возвышенность (120-185м) составлена породами стратиграфиески полной лессовой формации, которые залегают на породах неогена. Поверхность возвышенности характеризуется глубоким (до 120-134 м) и густым (0,8-0,9 км / км) эрозионным расчленением. Водоразделы представлены неширокими межбалочных холмами.

В долину Днепра открываются сравнительно короткие (2,5-4 км) балки: Таромское, Белая, Зеленая, Диёвская, Сухой Яр, Аптекарская, Рыбаковская, Красноповстанська. Крутизна склона достигает 9-18 °, иногда 20-25 °. Ширина днища 60-350 м. ветвистых вид придают вторичные донные овраги.

1.Пойменно-нижньотерасний тип местности. Объединяет поверхности поймы (высокой и низкой) и нижних террас. характерно приречных положения, плоский рельеф, одинакова абсолютная высота поверхности (в основном, от 52 до 62 м), подобные условия увлажнения (подтопление территории), отсутствие просадочных грунтов. Естественная поверхность поймы находится на абсолютных отметках 48-54 м, поверхность нижних террас - 55-62 метров. они разделены уступом, который в настоящее время в пределах города перекрыт насыпными и намывных грунтах.

2. Средне-террасированный тип местности. Главный принцип его выделения - гипсометрическое положение. Средне - четвертичный уровень отчетливо проявляется в рельефе в виде ступенек высотой 20-30 м над меженный уровнем Днепра с плоской или слабо наклоненной поверхностью (2-5 °), которая отделена от нижних террас четким уступом (отметки уступа 62-70 м; поверхности 70-80 м). На правом берегу мыса этот тип местности протягивается сплошной полосой шириной до 1 км, а на левом - в виде остаточного треугольника длиной 10 км, шириной до 3 км. Общая черта иx геологического строения - отсутствие водоупорного слоя. Глубина залегания грунтовых вод от 3 до 5 метров.

3. Верхний террасированный тип местности. Объединяет поверхности и склоны верхних ранних четвертичных надпойменных террас с отметками поверхности 80-100 метров. В большинстве случаев они представляют собой узкие (100-200 м) ступени с наклоненной в сторону средних террас поверхностью. Характерно наличие толщ лессовых пород мощностью 10-25 м, которые залегают на песчаном аллювия. эти территории основном не подтопляемых уровень грунтовых вод более 10 м.

4. Водораздельный тип местности. Объединяет участки водораздельных плато междуречье Днепра и Мокрой Суры (на правом берегу), Днепра и Самары (на левом в районе Игрени), а также самых верхних и древнейших террас Днепра и их склонов. Bce эти поверхности несут на себе мощный чехол континентальных образований: лессовой толще 20 - 30 м, в основе которой залегают водоупорные красно-бурые глины и тяжелые суглинки. Для незастроенных территорий уровень грунтовых вод - более 20 м. Этот тип местности характерно потенциальной подтапливоемостью. Таким образом, за счет формирования техногенного водоносного горизонта подтоплены территории промышленных площадок и жилых массивов многоэтажной застройки.

5. Балочный отвесный тип местности. В этом типе объединяются все балочные урочища и склоны речных долин за пределами плейстоценовых террас, имеющих крутизну более 5 °. на склонах увеличивается степень увлажнения, которая проявляется в изменении естественной степной растительности на щелочную и дерево-кустарниковую в балках (байрачные леса). Днища балок подтоплены и местами заболоченные. В некоторых местах склонов происходят оползни, обвалы.

2.2 Геологические процессы

В геологическом строении территории города Днепропетровска в верхней части ее разреза принимают участие аллювиальное (речные) и эоловые-делювиальные (образований за счет переноса ветром и перемещены по склонах) осадки. Первые пользуются распространением в левобережной части города и неширокой полосой по берегу реки Днепр в правобережной части. Вторые распространенные в целом на правобережной части.

Правобережная часть территории города представляет собой равнину с холмами, сложенную в геологическом отношении лесами и порезанную балками и овраги. Левобережная территория города представляет собой низкую аллювиальною равнину с озерами и каналами. Районы распространения лессов отложений характеризуются, вознесется просадке грунтов.

- Оползни, подтопления. Особенности природных ландшафтов и воздействие на них нагрузки, в процессе хозяйственной деятельности человека, обусловили появление на территории города экзогенных процессов: подтопление, просадки, провалы, обвалы, деформации

Левобережная часть города со строительством Запорожской ГЭС и образованием Днепропетровского водохранилища оказалась подтопленной. Урез воды в пределах городской границы поднялся на 4,4 метра. Поверхность низкой и частично высокой пойм реки Днепр затоплены, а на значительной территории низких террас произошел подъем уровня грунтовых вод.

Обустройства набережной вдоль берега Днепра и строительство промпредприятий с "мокрым" циклом производства сделали тяжелее естественный дренаж грунтовых вод и вызвали на правобережье дополнительный подъем уровня грунтовых вод в береговой зоне до отметки 65 - 70 метров. В результате подвальные помещения, фундаменты многих жилых домов, построенных в данных геоморфологических условиях, подтопленные.

Днепропетровская область. Занимает первое место в Украине по количеству оползнеопасных территорий. Сегодня их площадь составляет 145 квадратных километров. Особенно тревожно ситуация в Днепропетровске, где за последние годы количество таких участков увеличилось почти в 6 раз и постоянно растет. Чем это грозит городу и как остановить опасные процессы? Своим взглядом на проблему поделились специалисты на прессконференциы в ИА «Время».

Почему оползни наступают. В силу Своих геологических особенностей Днепропетровск издавна страдает от оползней и подтопления. Особенно досталось Правобережной части города, где насчитывается 36 балок и оврагов и где большая часть территории - это лессовые грунты. В последние годы здесь заметно активизировались оползневые и просадочные процессы, количество опасных участков выросло в разы. «Если в конце 80-х годов в городе насчитывалось Лишь 17 оползнеопасных участков, - говорит Элла Максимова, кандидат геолого-минералогических наук, бывший начальник управления инженерной защиты территории города, - то сегодня уже более сотни. Около двадцати из них требуют срочных мероприятий ».

Такая ситуация - это не только и не столько результат природных процессов. «Во многом это дело рук человека», - Считает Сергей Власов, профессор национального горного университета. Прежде всего, оползневые процессы провоцируют дырявые водопроводные системы, теки из которых подмачивают лессовые грунты. Способствует развитию оползней и активное строительство на склонах балок без должной инженерной защиты, что Снижает устойчивость склонов. Свою лепту в Разрушительные процессы вносят и стихийные Мусорной свалки в балках, что приводит к образованию штучных озер. Таким образом, в городе создаются классические условия для развития оползней.

- Балки города. Любая балка, если не относиться к ней как природному живому организму, если пренебрегать ее жизненными ритмами, является потенциально опасным объектом для возникновения оползней. Основная функция любой балки или яра собирать со склонов поверхностные воды и сбрасывать их по дну балки в реку. В данном случае в Днепр.

Правобережная часть Днепропетровска лежит на холмах, балках и ярах. А грунты в этой части города преимущественно лессовые. В сухом состоянии они абсолютно стабильны. Но при намокании от дождей, утечек из коммуникаций и т.д., они начинают сползать, увлекая за собой все, находящееся на них. И трагедия, вызванная оползнем на Тополе в 1997 году, далеко не первая в Днепропетровске. Аналогичные оползни, также с человеческими жертвами, хотя и не такого масштаба, бывали, начиная с середины 70-х годов прошлого века.

Красноповстанческая балка

В конце 90-х годов здесь заметно активизировались оползневые процессы, в результате чего были разрушены и деформированы жилые дома. На данный момент есть все основания для дальнейшего смещения грунта - об этом сигналит новая трещина на приусадебном участке. Увы, более сотни домов здесь расположены у самой кромки склона, то есть в потенциально опасной зоне.

Рыбальская балка

Верх Рыбальской балки - от улицы Титова до улицы Вакуленчука - активно застраивался в советские годы в обход всех строительных норм и правил: без согласования со специальными службами и на нерекомендованных территориях.

Встречная балка

Здесь, на просадочных грунтах, среди оврагов, раскинулся огромный жилмассив Тополь. Пренебрежение особенностями территории и особым инженерным подходом при застройке сделали свое дело: в 1997 году здесь случился крупнейший оползень, унесший под землю 9-этажный жилой дом, два детсада и школу. Убытки составили 127 млн. грн.

Тоннельная балка

Подвижки грунта на склонах Тоннельной балки продолжаются. Склоны перегружены, подпорная стена недостроена, водоотводы поверхностного стока воды отсутствуют. В зоне риска - жилмассив Сокол-1 и улица Космическая. Особенно тревожит специалистов участок, где проходит резервуар питьевого водоснабжения объемом 10 тыс. куб. м. Из-за оползней конструкция резервуара деформирована, нарушена работа сливного коллектора аварийных вод. Постоянные протечки водовода размывают грунт и подтапливают деревья, ранее посаженные для укрепления склонов балки. Ситуация не критическая, но достаточно опасная, считают специалисты.

Евпаторийская балка

В районе балки расположен жилмассив Сокол-2. В границах многоэтажной и частной застройки по улице Евпаторийской наблюдаются оползневые процессы. Первая очередь противооползневых работ была проведена еще в 1982-84 годах. Проект второй очереди, разработанный в 1992 году, так и не был реализован.

Аптекарская балка

Балка расположена между улицами Новоорловской и Рабочей. Практически вся территория занята частной жилой застройкой, где постоянно происходят течи из самовольно построенных водосетей и канализации, а ливнестоки завалены мусором. Из-за этого оползни могут случиться в любой момент, как это произошло в январе нынешнего года в районе тупика Бассейный. Тогда здесь обрушилось около 4 тыс. «кубов» земли.

Что касается Диевской балки, расположенной в Ленинском районе, то сегодня в этой части города наблюдается масштабное подтопление территории. К слову, по объему подтопленных территорий Днепропетровск занимает 2 место в Украине после Полтавы.

2.3 Климатические условия

Города Днепропетровск расположенного в зоне умеренного континентального климата. Окружающая поверхность суши, нагреваясь летом и охлаждаясь зимой, является важным климатотвирним фактором. Несмотря на сравнительно небольшую повторяемость арктических вторжений (15%), в температурном режиме области они играют большую роль, так как с ними связаны наиболее низкие температуры воздуха.

Наиболее часто над городом находится воздух умеренных широт (70%). В противовес континентальному, морской воздух умеренных широт имеет наименьшую повторяемость и определяется (чаще зимой) перемещением мероприятия фронтов, связанных с интенсивной континентальной деятельностью на северо-западе Европы.

Климат города характеризуется тем, что зима здесь продолжалась и сравнительно теплая для данной географической широты. Средняя температура января в 1999 году - (- 1,03 °), минимальная - (-10,1 °). Также зимой наблюдается интенсивный межширотный обмен воздуха в связи с развитой в настоящее время циклонической деятельностью. Характерная особенность этого сезона - частые оттепели, туманы, гололед. Другой характерный для зимы процесс - восточные влияния, связанные с усилением сибирского антициклона, что приводит к усилению морозов.

Весной погодные условия изменчивы. Наблюдаются сильные порывистые ветры, преимущественно юго-восточного направления. Под конец сезона ослабевает межширотный обмен и усиливается радиоактивный фактор климата, определяет рост температуры воздуха за счет подогрева земной поверхности, уменьшение повторяемости туманов и сильного ветра.

Лето в Днепропетровске умеренно теплое, иногда жаркое, часто засушливое. Средняя температура июля в 1999 году - (+ 25,29 °), максимальная - (+ 35,2 °). Осадков в летний сезон выпадает 165 мм. Летом преобладают северо-западные потоки. Средняя скорость ветра летом наименьшая (3,86 м / с в 1999г.).

В целом погодные условия летнего периода отличаются значительным повышением температуры за счет нагрева земной поверхности, большой повторяемостью погожих дней и увеличением количества осадков. Нередко случаются засухи и cyxoвии.

Атмосферные процессы осени схожи с весенними, но развиваются наоборот. Начиная с октября, увеличивается количество случаев образования адвентивных туманов и внутришньомасових гололедица. Часто наблюдается пасмурная погода с туманными осадками. Во вторую часть осени, вследствие увеличения контрастов температуры между сушей и морем, усиливается циклоническая деятельность. Прохождение через данный район западных циклонов сопровождается усилением ветров. Преобладают юго-западные и северо-западные ветры.

В результате можно отметить, что преобладающими ветрами в теплое полугодие является северо-западные, в холоднее - юго-восточные.

2.4 Водные ресурсы

Основной водный объект в пределах города - Днепровское водохранилище (река Днепр) и его притоки. Наименьшая ширина водохранилища (600 м) наблюдается в районе затопленных порогов (с. Каменно-Зубиливка), наибольшая (3,5 км) - в верхней части водохранилища в районе с. Мандрыковка. Устье Самары в пределах залива формируется в озерообразных дельту. Режим уровня водоема обусловлен соотношением притока и сбросов воды через агрегаты Днепрогэс.

По конфигурации Днепровское водохранилище относится к числу водоемов речного типа - длина 129 км, средняя ширина около 2 км. Вторым по величине водным объектом в черте города есть озеро им. Ленина, созданное на месте устьевой части г. Самары после наполнения Днепровского водохранилища. В западной части озера им. Ленина до индустриального района присоединяется рукав г. Самары.

Водные ресурсы Днепра из природных источников в пределах города используются, в значительной меры, на нужды промышленных предприятий и рыбного хозяйства. Суммарная потребность в воде составляет 2076,04 млн. м3 в год.

Загрязнению речных вод способствует высокая распашка и малое облесения Днепропетровской, неконтролируемая застройка территории в границах водоохранных зон и прибрежных защитных полос привела к нарушению гидрологического режима водотоков. Нарушился отток поверхностного стока, увеличилось количество замкнутых бессточных понижений и озер.