Ідентифікація геосистем берегової зони водосховищ для оптимізації природокористування (на прикладі Київського водосховища)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

ІДЕНТИФІКАЦІЯ ГЕОСИСТЕМ БЕРЕГОВОЇ ЗОНИ ВОДОСХОВИЩ ДЛЯ ОПТИМІЗАЦІЇ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ (НА ПРИКЛАДІ КИЇВСЬКОГО ВОДОСХОВИЩА)

Діброва Іван Олександрович

Київ - 2008

Анотація

Діброва І.О. Ідентифікація геосистем берегової зони водосховищ для оптимізації природокористування (на прикладі Київського водосховища). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.11 - конструктивна географія і раціональне використання природних ресурсів. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2008.

Обґрунтовано і розроблено всі складники методики ідентифікації геосистем берегової зони великих рівнинних водосховищ для оптимізації природокористування. Запроваджено поняття про берегову зону як макрогеотон (ландшафтну макромежу) та розроблено способи його геотонного структурування. Створено класифікаційну схему головних сучасних фізико-географічних процесів у береговій зоні. Обґрунтовано підходи до хоричного структурування берегової зони шляхом оригінального відтворення її позиційно-динамічної ландшафтної територіальної структури. Запропоновано класифікації берегових геосистем - ландшафтних ярусів, смуг і каркасних меж. Обґрунтовано підходи до геоекологічно-функціонального районування берегової зони та вирізнення його таксонів - районів, підрайонів, ярусів, секторів, ділянок, смуг. Розроблено підходи до визначення рівня стану таксонів районування шляхом оцінювання їх стійкості (фазової та параметричної) і надійності. Методику ідентифікації у цілому протестовано із задовільними результатами на створеному інформаційному базисі щодо берегової зони Київського водосховища. Розроблено рекомендації із застосування методики. Результати роботи можуть бути використані у регіональних схемах і проектах природокористування та водоохоронного зонування для геоекологічного-оптимізаційного районування та поліпшення стану берегових зон.

Ключові слова: ідентифікація геосистеми, берегова зона водосховищ, ландшафтний ярус і смуга, структурування і районування, оцінка стану геосистеми, оптимізація природокористування.

Аннотация

Диброва И.А. Идентификация геосистем береговой зоны водохранилищ для оптимизации природопользования (на примере Киевского водохранилища). - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.11 - конструктивная география и рациональное использование природных ресурсов. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2008.

В диссертации впервые обоснована и разработана методика идентификации геосистем береговой зоны водохранилищ для оптимизации природопользования.

Объект идентификации - береговая зона - квалифицируется как определенный тип ландшафтной границы (буферной геосистемы), названный береговым макрогеотоном, со специфическими чертами эволюционного развития и структурно-функциональной организации составляющих его геосистем. Идентификация последних является триединым процессом геотонного и хорического структурирования и геоэколого-функционального районирования береговой зоны.

Разработаны способы и критерии геотонного структурирования как систематизации и типизации геотонной структуры береговой зоны с выделением в составе берегового макрогеотона мезогеотонов побережной, прибережной, волноприбойной, мета-терральной и инфра-акватерральной подзон при условии отображения соответствующих структурообразующих отношений и их процессных и этологических особенностей. Для последнего создано классификационную схему главных современных физико-географических процессов в береговой зоне.

Обоснованы подходы к хорическому структурированию как определению и типизации геосистем трансформированной позиционно-динамической ландшафтной территориальной структуры береговой зоны с использованием оригинальных классификационных таксонов. Ими являются береговые парадинамические районы, состоящие из береговых ландшафтных ярусов и полос, разделенных/объединенных береговыми каркасными границами.

Предложена классификация береговых ландшафтных ярусов и ландшафтных полос этих ярусов, выделяющая 15 иерархических таксонов от гиперкласса до варианта геосистем. Разработана также типологическая классификация береговых каркасных границ (динамики геосистем) береговой зоны, включающая 16 таксонов каркасных границ при систематизации их по структурообразующему влиянию и другим определенным атрибутам.

Обоснованы подходы к геоэколого-функциональному районированию береговой зоны. Под ним понимается тематическая систематизация и воспроизведение хорической структуры этой зоны, во взаимодействии всех ее подсистем (природной, природно-антропогенной и антропогенной) и каркасных границ на основе доминантного отображения позиционно-динамических структурообразующих отношений, путем модельного выделения и тестирования уровня состояния таксонов районирования определенного ранга. Различают три этапа районирования, а его таксонами служат береговые парадинамические районы, разделенные на подрайоны, ярусы, сектора и участки разного типа и ранга (бассейновые, парагенетические, гидроморфолитодинамические и пр.) и полосы с расширением при необходимости границ районов за счет элементов геотонной структуры.

Уровень состояния береговых таксонов районирования определяется по признакам фазовой и параметрической устойчивости как меры сохранять ими природные свойства и структуру и по признакам надежности как степени способности выполнения береговыми геосистемами заданных эколого-положительных или ограничения выбранных эколого-отрицательных природно-социально-экономических функций. Предложены способы определения всех основных разновидностей устойчивости, прежде всего фазово-антропизационной, по модели которой оценивается мера "остаточной" способности геосистем к саморегуляции, и фазово-этологической, отражающей степень сформирования структуры и "стабилизационного" механизма саморегуляции геосистем.

Методика идентификации в целом протестирована с удовлетворительными результатами на созданном информационном базисе о береговой зоне Киевского водохранилища. При этом было выделено 10 береговых парадинамических районов и проведена типизация береговых ярусов, полос и каркасных границ для подрайонов озерной области водохранилища с определением состояния 65 ярусов по признакам фазовой устойчивости.

Разработаны рекомендации по применению методики. Результаты работы могут быть использованы органами государственной власти в отрасли охраны природы и водного хозяйства и научно-исследовательскими и проектными организациями в региональных схемах и проектах природопользования и водо-охранного зонирования для геоэколого-оптимизационного районирования и улучшения состояния береговых зон.

Ключевые слова: идентификация геосистемы, береговая зона водохранилищ, ландшафтный ярус и полоса, структурирование и районирование, оценка состояния геосистем, оптимизация природопользования.

Annotation

Dibrova I.O. Identification of reservoir coastal zone geosystems aimed to nature management optimization (on Kyiv reservoir example). - Manuscript.

Thesis for a candidate of science degree in geography, speciality 11.00.11 - constructive geography and rational use of nature resources. - Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2008.

All components of procedure for identification of reservoir coastal zone geosystems aimed to nature management optimization were substantiated and elaborated. Notion on coastal zone as macro-geotone (landscape macro-boundary) was introduced and modes for its geotone structuring were elaborated. Classified scheme of principal contemporary physical-geographical processes in coastal zone was created. There were substantiated modes for spatial structuring of coastal zone by means of original reproduction of its positional-dynamic landscape territorial structure. Classifications of coastal geosystems - landscape belts, strips and wireframe boundaries - was proposed. There were substantiated approaches to geo-ecological-functional regionalization of coastal zone and separation of its taxons - regions, sub-regions, belts, sectors, sections, strips. There where elaborated approaches to determination of regionalization taxons state level by estimation of their stability (phase and parametric) and reliability. Identification procedure was tested as a whole with satisfactory results using created information basis for coastal zone of Kyiv reservoir. It was elaborated recommendations for procedure application. Thesis results can be used in regional schemes and designs of nature management and water-protective zoning for geo-ecological-optimization regionalization and improvement of coastal zone state.

Key words: geosystem identification, reservoir coastal zone, landscape belt and strip, structuring and regionalization, geosystem state estimation, nature management optimization.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Триваючі процеси структуроутворення та інтенсивне і поліфункціональне використання берегової зони великих рівнинних водосховищ, таких як дніпровські, зумовлюють низку актуальних проблем конструктивної географії з оптимізації природокористування у цій зоні. Зокрема, з одного боку, складність, суперпозиційний характер поєднання чинників та своєрідність формування геосистем берегової зони водосховищ, виявлена у спадкоємності, прогресивності, незворотності, поступовості та довготривалості розвитку берегових геосистем, вельми утруднює об'єктивне та адекватне вирізнення та оцінку стану елементів берегової зони. З іншого боку, відсутність у наявних розробках достатньо обґрунтованих способів зазначеної оцінки призводить до неефективних природоохоронних рішень, у т.ч. з водоохоронного зонування, стосовно природних ресурсів і об'єктів берегової зони, зважаючи і на істотну складність обмеження антропогенного навантаження на цю зону, як через значне її освоєння, так і через важливість і практичну неможливість суттєвої відмови від соціально-економічних функцій, які вона виконує. Обидва щойно викладених аспекти при оптимізації природокористування спричинюють необхідність застосування сучасних логіко-модельних підходів до об'єктивної комплексної ідентифікації берегових геосистем з позицій конструктивної географії, ландшафтної екології та гідроінвайронментології та поєднання таких підходів для підтримки геоекологічного обґрунтування майбутніх заходів із раціонального природокористування, що і визначає актуальність обраної теми.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за змістом дисертації були виконані згідно з планами науково-дослідних робіт кафедри фізичної географії та геоекології за участі автора як виконавця держбюджетних тем "Методичні засади розробки основ регіонального природокористування в Україні" (2005-2007 рр., № д.р.0105U005447) та "Розробити принципи і методи збалансованого басейнового природокористування" (2008-2011 рр. № д.р.0108U005988).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є обґрунтування і розробка методики ідентифікації геосистем берегової зони водосховищ та тестування цієї методики на прикладі берегових геосистем Київського водосховища. Згідно з метою треба було вирішити низку завдань, а саме:

- проаналізувати та узагальнити існуючі науково-методичні та прикладні розробки з визначення елементів та аналізу стану берегових геосистем для обґрунтування стратегії досліджень;

- тематично дослідити тестовий об'єкт досліджень - тестові ділянки берегової зони Київського водосховища - зі створенням необхідного для завдань роботи інформаційного базису;

- розробити методику ідентифікації геосистем берегової зони, включаючи її головні компоненти, що стосуються відповідного структурування, класифікацій та районування;

- провести тестування розробленої методики ідентифікації на прикладі геосистем берегової зони Київського водосховища;

- розробити рекомендації з ідентифікації геосистем і оптимізації природокористування в береговій зоні водосховищ.

Об'єкт і предмет дослідження. Загальним об'єктом дослідження є геосистеми берегової зони великих рівнинних водосховищ з тривалим періодом експлуатації, частковим (тестовим) об'єктом - тестові ділянки берегової зони Київського водосховища. Загальним предметом дослідження є принципи, критерії, підходи і особливості ідентифікації загального об'єкта досліджень, частковим предметом - способи реалізації методичних ідентифікаційних рішень на тестових берегових геосистемах різного рангу.

Методи досліджень. У роботі застосовувалися сучасні методи конструктивно-географічного, ландшафтно-екологічного, фізико-географічного, гідроекологічного та геоморфологічного аналізу, а також методи математично-картографічного моделювання та районування в геоекології та гідроінвайронментології берегової зони із застосуванням геоінформаційних технологій. Додатково використовувалися підходи та прийоми досліджень, що застосовуються при математичному плануванні експерименту та емпіричних оцінюваннях, включаючи рекогносцирувальні обстеження, у теорії випадкових функцій і систем, при логіко-математичному і функціональному аналізі, а також методи поєднання ієрархічних і типологічних ознак класифікації, методи аналогії та аналізу генеральних і часткових закономірностей.

За вихідні матеріали для відпрацювання та тестування методики ідентифікації берегових геосистем правили: 1) серія топографічних карт Київської області М 1:100000 та М 1:200000; 2) ландшафтна карта Київської області М 1:100000 (за ред. В.С. Давидчука, ІГ НАНУ, 1983); 3) атлас дніпровського басейну (Київське водосховище) М 1:50000 (КВКФ, 2003/2007); 4) атлас космознімків території України (НАНУ / НКАУ, 2001); 5) геоморфологічна, геологічна та гідрогеологічна карти Київського водосховища М 1:200000 (ГГЕ МВГ України, 1986); 6) цифрова топографічна карта М 1:200000 (НДІГК); 7) цифрові карти радіоекологічного районування території (Самойленко В.М., 1999 р.), 8) електронний Атлас України (ІГ НАНУ/ІС ГЕО, 1999-2000 рр.); 9) інші літературні та фондові джерела, що містять тематичні, у т.ч. картографічні відомості щодо об'єкта досліджень; 10) матеріали проведених автором рекогносцирувальних обстежень тестових ділянок берегової зони Київського водосховища (2006-2008 рр.).

Наукова новизна одержаних результатів полягає у цілому у тому, що вперше обґрунтовано, розроблено і протестовано методику ідентифікації геосистем берегової зони водосховищ для оптимізації природокористування. При цьому:

вперше:

- запропоновано базові положення методики ідентифікації геосистем берегової зони як триєдиного процесу геотонного і хоричного структурування та районування цієї зони з наведенням принципів та особливостей цього процесу;

- розроблено способи та критерії геотонного структурування берегової зони на основі запровадженого поняття про неї як про макрогеотон, що містить у своєму складі мезогеотони узбережної, прибережної, хвилеприбійної, мета-теральної (заузбережної) та інфра-аква-теральної підзон з розкриттям структурно-функціональних та динамічно-просторових особливостей їх вирізнення;

- обґрунтовано підходи до хоричного структурування берегової зони шляхом оригінального відтворення елементів її позиційно-динамічної ландшафтної територіальної структури (ЛТС);

- створено типологічні класифікації берегових ландшафтних ярусів, смуг і каркасних меж на основі узагальнення атрибутів своєрідності їх генезису та динаміки;

удосконалено:

- підходи до геоекологічно-функціонального районування берегової зони та вирізнення його таксонів з полікритеріальним визначенням рівня їх стану;

- способи визначення компонентів стійкості берегових геосистем;

отримало подальший розвиток:

- систематизація сучасних фізико-географічних процесів у береговій зоні;

- методичні аспекти визначення полів загального структуроутворення у береговій зоні, враховуючи його еволюційно-сукцесійний характер.

Практичне значення одержаних результатів полягає, по-перше, у наявності розроблених для органів державної влади у галузі охорони довкілля та водного господарства, науково-дослідних і проектних установ та організацій тощо рекомендацій з ідентифікації геосистем і оптимізації природокористування у береговій зоні водосховищ. Ці рекомендації можуть бути реалізовані у регіональних схемах і проектах природокористування та проектах водоохоронного зонування для геоекологічної реабілітації та оптимізації управління станом берегових геосистем з метою перетворення берегових зон на об'єкт зі статусом спеціального (геоекологічно-безпечного) природокористування, зважаючи і на вже наявні в роботі результати застосування запропонованих підходів щодо Київського водосховища.

По-друге, окремі результати дисертації були впроваджені в навчальний процес на географічному факультеті Київського національного університету імені Тараса Шевченка для викладання дисциплін "Геоекологічне обґрунтування проектів природокористування" та "Географічне моделювання та прогнозування".

По-третє, основні результати дисертації були отримані і реалізовані в процесі виконання держбюджетних тем географічного факультету "Методичні засади розробки основ регіонального природокористування в Україні" (2005-2007 рр.) та "Розробити принципи і методи збалансованого басейнового природокористування" (2008 р.).

Особистий внесок автора у роботу полягає у обґрунтуванні, розробці та тестуванні на прикладі Київського водосховища всіх складників методики ідентифікації геосистем берегової зони водосховищ для оптимізації природокористування. Створення інформаційного базису, включаючи рекогносцирувальні обстеження, узагальнення і аналіз результатів дисертації та розробка нових способів, критеріїв і підходів до ідентифікації берегових геосистем виконані автором самостійно під керівництвом доктора географічних наук, професора В.М. Самойленка. У цілому всі здобутки дисертації, що характеризуються науковою новизною, мають практичне значення і становлять предмет захисту, належать виключно авторові і є його особистим науковим доробком.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації та результати проведених досліджень були оприлюднені на: Міжнародній науковій конференції “Гідроекологія річкових русел” (Київ, 2006); Третій Всеукраїнській науковій конференції “Гідрологія, гідрохімія, гідроекологія” (Київ, 2006); ІV Міжнародній науковій конференції студентів і аспірантів “Географія, геоекологія, геологія: досвід наукових досліджень” (Дніпропетровськ, 2007); Другій Міжнародній науково-технічній конференції “Навколишнє природне середовище - 2007: актуальні проблеми екології та гідрометеорології - інтеграція освіти і науки” (Одеса, 2007); І Міжнародній науково-практичній конференції “Озера та штучні водойми України: сучасний стан й антропогенні зміни” (Луцьк, 2008), ІХ ландшафтознавчому Українсько-Польському семінарі “Ландшафти річкових долин” (Чернівці, 2007), Х з'їзді Українського географічного товариства (Київ, 2008).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані у 13 наукових працях: 7 статтях (у т.ч. 3 одноосібних) у фахових виданнях, одноосібних 4 матеріалах конференцій, 1 збірці наукових праць та 1 тезах доповідей.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків та 9 додатків. Дисертація, загальним обсягом 240 стор., містить 139 стор. основного тексту, 12 рисунки, 24 таблиць, 9 додатків на 25 сторінці. Список використаних джерел налічує 153 найменувань (з них 32 латиницею).

2. Основний зміст роботи

У першому розділі “Аналіз передумов і визначення стратегії та завдань дослідження” розглянуто наукові праці О.М. Маринича, П.Г. Шищенка, М.Д. Гродзинського, В.М. Самойленка, О.О. Набатової, С.А. Дубняка, С.С. Дубняка, В.М. Тімченка, О.Г. Ободовського, О.Ю.Дмитрука, В.Л. Максимчука, В.М. Пащенка, В.В. Стецюка, І.П. Ковальчука, Я.Б. Олійника, Г.І. Денисика і інших вчених, а також методично-прикладні напрацювання за предметом і об'єктом досліджень. Це дозволило визначитись із стратегією досліджень, за основу якої правила, по-перше, власне їх методика, яка ґрунтується на розвитку і агрегації принципів передусім конструктивно-географічного аналізу за П.Г. Шищенком, ландшафтно-екологічного аналізу за М.Д. Гродзинським, геоінформаційного математично-картографічного моделювання в геоекології та гідроінвайронментології берегової зони за В.М. Самойленком, аналізу абіотичних та біотичних процесів у берегові зоні водосховищ та її водоохоронного зонування за працями низки вітчизняних та зарубіжних дослідників.

По-друге, за основу стратегії правили результати аналізу процесової структури берегової зони водосховищ, втілені у розроблену класифікаційну схему головних сучасних фізико-географічних процесів у цій зоні, яка є важливим вихідним та супутнім методичним засобом для всіх компонентів ідентифікації берегових геосистем і вирізняє 16 груп процесів з поділом груп на типи (за безпосереднім змістом процесів) і види/підвиди (за ознаками динамічних форм процесів та іншими супутніми) з можливістю подальшої деталізації і удосконалення.

По-третє, було визначено мету і завдання роботи і методи досліджень (див. попередній текст).

У другому розділі “Характеристика берегової зони Київського водосховища як тестового об'єкта досліджень” систематизовано загальні відомості про водосховище та виконано компонентний аналіз його берегової зони з характеристикою її природних умов і ландшафтних комплексів. Досліджено специфіку сучасних фізико-географічних процесів у межах обраних, за критеріями неоднорідності плину процесів, тестових ділянок - ландшафтних ярусів і смуг південно-західного та південно-східного узбережжя водосховища. Узагальнено та охарактеризовано особливості природокористування та природоохоронні заходи в береговій зоні водойми. Все це дозволило створити інформаційний базис, необхідний як для відпрацювання методики ідентифікації берегових геосистем, так і для тестування цієї методики.

У третьому розділі “Розробка методики ідентифікації геосистем берегової зони” під ідентифікацією геосистем берегової зони (БЗ) розуміється полікритеріальний аналітично-прикладний процес взаємопов'язаних між собою та взаємодоповнюючих операцій, таких, як:

1) геотонне структурування як систематизація та типізація геотонної (ландшафтно-межової) структури берегової зони за умови відображення відповідних структуротворних відношень, зважаючи на їх процесовий та етологічний аспект;

2) хоричне структурування як визначення та типізація геосистем трансформованої за змістом (за особливостями берегових процесів) позиційно-динамічної ландшафтної територіальної структури (ЛТС) берегової зони за відповідними класифікаційними таксонами з урахуванням відображення берегових каркасних меж;

3) геоекологічно-функціональне районування як інтегральна типізація берегових геосистем за їх класифікаційними ознаками та безпосереднє вирізнення геосистем-складників (з тестуванням рівня їх стану) власне таксонів районування БЗ певного рангу, у т.ч. шляхом поєднання результатів хоричного та геотонного структурування тощо.

При цьому, вважаючи річковий басейн найвищого порядку (наприклад дніпровський) макрогеосистемою, берегова зона являє собою перехідну смугу між двома контрастними геосистемами - мезогеосистемою водних мас і ложа водосховища та "ініціальною", що залишилась суходільною після створення водосховища, мезогеосистемою річкової долини, - і може розглядатися як ландшафтний екотон або геотон, в якому сформувались риси не властиві жодній із зазначених суміжних геосистем. Звідси, при ідентифікації берегова зона кваліфікується як певний тип ландшафтної макромежі у вигляді буферної геосистеми, який було названо береговим макрогеотоном. Загальними рисами його своєрідності є: 1) контактна і, меншою мірою, бар'єрна функції; 2) вельми суттєва зумовленість вихідними морфологічними особливостями чаші майбутнього водосховища умов формування та коливання параметрів процесів, які домінують у новоствореній геосистемі водосховища з береговою зоною; 3) вагомість таксономії водних мас і ложа водосховища [плесо (головне і крайові) - ділянка, область (річкова та озерна) - район] як контрагента ідентифікації співвіднесених з відповідними таксонами елементів берегової зони; 4) стадіальність еволюції із збільшенням у часі морфологічного прояву елементів і поступовим перетворенням у "типову" геосистему, але не клінального типу; 4) наявність провідного структуротворного процесу (берегового процесу, що містить як складники абразійно-берегові, наносо-динамічні забережні, гідрогалодинамічні і ін. процеси) 5) доцільність розподілу при аналізі на природну, природно-антропогенну і антропогенну підсистеми з можливістю вирізнення екосистемних і інших модулів.

Своєрідність берегового мезогеотону зумовлює певні особливості ідентифікації його геосистем, а саме: 1) необхідність використовувати спеціальну розрахункову систему координат зі змінним їх початком (див. рис.1); 2) варіантність положення меж макрогеотону та його субструктур при різних рівнях антропогенного і/або природного впливу; 3) необхідність врахування часової структури через стадіальність берегового процесу, яка виявляється у багаторічних динамічних змінах, що відображаються різноперіодними просторово-часовими флуктуаціями та, як правило, прогресивною сукцесію, спрямованою на досягнення рівновагового стану; 4) доцільність врахування позиційно-динамічних структуротворних відношень, як найбільш адекватних змісту процесів у береговій зоні, подекуди додатково враховуючи парагенетичні; 5) можливість обирання за аналог при оцінюваннях певних структур узбережжя морів; 6) вагомість впливу антропогенної та природно-антропогенної підсистем на сучасні геоекологічні чинники і умови структуроутворення.

Специфічними рисами еволюційного розвитку берегових геосистем, зважаючи на узагальнення і розвиток сучасних уявлень, є: 1) спадкоємність і успадкованість; 2) прогресивність і спрямованість; 3) незворотність; 4) поступовість і дискретність; 5) довготривалість, яка реалізується у т.ч. у необмеженості у часі; 6) синергізм структуротворного комплексування природних і природно-антропогенних процесів і їх наслідків емерджентного та мультиплікативного типу; 7) множинність генезису, організації і функцій та різний у просторово-часовому аспекті системотворний "внесок" і прояв зовнішньо- та внутрішньоструктурних меж (які доцільно кваліфікувати як берегові каркасні межі, що є як наслідком, так і чинником взаємодії геосистем).

Згідно з вже поданим визначенням, було розроблено способи та критерії геотонного структурування берегового макрогеотону. За ними макрогеотон поділяється на такі мезогеотони, як: узбережна (УзБПЗ), прибережна (ПрБПЗ), хвилеприбійна (ХПЗ) підзони, а також мета-теральна (заузбережна) (МТПЗ) та інфра-аква-теральна (ІАТПЗ) підзони.

Внутрішня (акваторійна) межа хвилеприбійного мезогеотону чисельно визначається за розрахунковими елементами трансформування хвиль біля берегу (за розрахунковою критичною глибиною H_кр.,РРВ), а зовнішня (суходільна) - за зовнішньою межею забережних укосів. Мезогеотон містить два постійних модулі (гідрогенний та морфогенний або морфоседиментогенний) та відзначається типово активно-контактною функцією акумуляції, трансформації, перерозподілу і перенесення речовинного потоку, за який править потік літогенного матеріалу з прибережної підзони при дотриманні принципу суперпозиції гідродинамічних та морфолітодинамічних чинників.

Через можливість вторинного седиментогенного чи фітогенного контакту допускається вирізнення за акваторійною межею ХПЗ або ПрБПЗ інфра-аква-теральної підзони у ранзі поздовжньо-дискретного мезогеотону. Найбільш характерним типом останнього є мілководний мезогеотон як аква-теральна геосистема, яка відрізняється відносно однорідним гідрофізикохімічним і термічним режимом, ступенем вітро-хвильової дії або видом руслового процесу тощо і становленням характерних біогідроценозів, що формуються в умовах осушування, підтоплення і затоплення та відзначається генетично-контактною функцією та еволюційно-"набутою" бар'єрною функцією (біологічного бар'єра). Інколи можлива "інверсія" ХПЗ і мілководного мезогеотону, а також "дублювання" елементів ХПЗ з боку глибоководдя. Межі між хвилеприбійним і прибережним мезогеотонами, а також між ХПЗ (ІАТПЗ) і ложем водосховища тощо доцільно встановлювати за певними характерними рівнями води у водосховищі (як своєрідними "базисами структуроутворення"), зокрема за нормальним підпірним рівнем (НПР), розрахунковим рівнем води (РРВ, стосовно озерної області) і т.ін. з урахуванням існування специфічної гіперпідзони - осушування.

Методично важливим для структурування є запровадження поняття про три мезополя загального структуроутворення берегового макрогеотону, а саме: 1) еволюційного структуроутворення, тобто нових структуротворних відношень, які є вперше виниклими для "вихідної" суходільної мезогеосистеми (інфра-аква-теральна, хвилеприбійна та прибережна підзона); 2) сукцесійного структуроутворення, тобто частково трансформованих, натомість істотно процесно інтенсифікованих структуротворних відношень, що відчутно відрізняються за схемами прояву, наслідками і т.ін. від "вихідних" відношень (процесів) на суходолі (узбережна підзона); 3) невизначеностей, тобто частково трансформованих і/або слабко процесово змінених геосистемних відношень, відповідність яких зміні "вихідного" механізму структуроутворення є остаточно невизначеною або малоймовірною (що зумовлює необхідність вирізнення відповідної мета-теральної підзони).

Звідси за зовнішню межу узбережного мезогеотону можуть правити варіантні розрахунково-модельні положення максимально віддаленої в бік суходолу умовної межі поширення поліфункціонально небажаних у геоекологічному аспекті наслідків прояву структуротворних процесів другого мезополя: гідрогалодинамічних (передусім гідроморфізаційних), гравігенно-теральних, суфозійно-карстових, флювіо-ерозійно-алювіальних, полюціо-динамічних, фітоценотично-динамічних (узбережно-прибережних). Зважаючи ж на зміст третього мезополя, маркується межа найчастіше фрагментарного мета-терального мезогеотону, додатково враховуючи при цьому для "цілісності" завдань управління і межі прилеглих елементів антропогенної та природно-антропогенної підсистем, які зумовлені виключно тими, що склалися, особливостями природокористування (природоохоронних об'єктів, захищених від затоплення/підтоплення масивів тощо).

За суходільну межу прибережного мезогеотону править теж розрахункова межа, яка, наприклад для вельми розповсюджених берегів абразійної групи, маркує змодельоване на певний час положення бровки берегового уступу або власне берега чи визначається іншим способом згідно з специфікою берегів. Цей мезогеотон розподіляють на субструктури за інженерно-геологічними критеріями з вирізненням найбільш характерних "процесових" типів берегів (абразійно-осипних, абразійно-обвальних, абразійно-обвально-осипних, абразійно-зсувних тощо, зважаючи на зв'язність чи незв'язність порід в зоні активного формування берегів і т.ін.). Розглянуто і інші властивості і функціональні особливості головних елементів геотонної структури.

Згідно з поданим визначенням, підходи до хоричного структурування берегової зони зумовлюються тим, що в його основу покладено трансформований до об'єкта досліджень позиційно-динамічний принцип, який найбільше відповідає структуротворним відношенням зони (при його певному доповненні парагенетичним і генетико-морфологічним і зважанні на відношення гідрофункціонування та наявність аква-теральної частини берегового макрогеотону). За вагоме методичне підґрунтя хоричного структурування править розроблена типологічна класифікація ландшафтних меж берегової зони як класифікація берегових каркасних меж (динаміки геосистем) цієї зони. Дана класифікація вирізняє 16 її таксонів - від гіперкласу до варіанта каркасних меж, систематизуючи їх за структуротворним впливом і іншими визначеними атрибутами з урахуванням безпосередньої приуроченості меж до певної берегової структури та її потоків і зв'язків.

Таксонами хоричного структурування, що домінантно відображають природну підсистему позиційно-динамічної ЛТС, є оригінальні за змістом берегові ландшафтні смуги, яруси та райони.

Ознаками берегової ярусно-елементної ландшафтної смуги є: 1) розташування агрегації геотопів "всередині" міжсмугових меж та його однозначність; 2) однаковий тип поверхні геотопів і однорідна форма та квазіоднорідний похил поверхні смуги; 3) однорідні успадковані генетико-морфолітологічні атрибути геотопів; 4) ідентичний тип, односпрямованість та однакова величина градієнтів горизонтальних речовинно-енергетичних потоків і зв'язків у геотопах; 5) спільний за типом і видом/підвидом (див. табл.1) набір і однакова інтенсивність фізико-географічних процесів у геотопах; 6) певний вид взаємодії смуги із сусідніми геосистемами; 6) етологічна визначеність і специфіка хорологічної динаміки смуги в цілому та деякі інші наслідкові чи супутні ознаки.

Ознаками берегового ландшафтного ярусу як агрегації смуг є: 1) роз'єднаність/зв'язність з суміжними ярусами через межі рангу між'ярусних; 2) певний діапазон висот смуг-складників з єдиним визначеним типом поверхні ярусу, у т.ч. варіабельності його позиційної морфометрії тощо; 3) спільність успадкованих генетико-морфолітологічних характеристик смуг; 4) єдиний загальний напрямок горизонтальних речовинно-енергетичних потоків між ярусними смугами; 5) домінування певної групи (рідше і типу) або певної комбінації груп динамічних процесів за некритичності умови їх однакової інтенсивності у кожній смузі; 6) деякі інші ознаки.

Ознаками берегового парадинамічного району (БПР) як синергічної системи ярусів є: 1) охоплення певних суходільних частин "традиційних", приурочених до берегової зони парадинамічних районів (підрайонів) з їх доповненням аква-теральними ярусами; 2) секторно-радіальна схема векторів макрозв'язків, втілених через речовинно-енергетичні потоки, між районотворними ярусами з початком цих векторів з найвищого вододільно-рівнинного чи вододільно-терасового ярусу і їх узгодженням із "однобічною макроекспозицією" БЗ; 3) поділ БЗ на райони за допомогою узгоджених суходільних і акваторійних структуро-розподільних берегових меж, найчастіше домінантно гідрогенного різновиду, найвищих за рангом і мірою визначеності, значущою для всіх районотворних ярусів; 4) неперервне формування сукупністю БПР власне берегової зони.

Обґрунтовано підходи до геоекологічно-функціонального районування берегової зони. Під ним розуміється тематична систематизація і відтворення хоричної структури цієї зони, у взаємопоєднанні всіх її генезисних підсистем і каркасних меж і на основі домінантного відображення позиційно-динамічних структуротворних відношень (з додатковим урахуванням геотонних і парагенетичних), шляхом модельного вирізнення і тестування рівня стану певних таксонів районування. Розрізняють 3 етапи районування.

На етапі ініціального структурування БЗ розглядається як мезогеосистема, утворена перетином "базової" берегової природної підсистеми (таксонів хоричного структурування) природно-антропогенною і антропогенною (однойменними смугами і ярусами) та об'єднанням, через оператор кон'юнкції, рідше диз'юнкції, всіх трьох підсистем з підсистемою каркасних меж.

На етапі параметризації динаміка усіх генезисних підсистем берегової зони та підсистеми меж в залежності від типології їх елементів задається на трьох рівнях формалізації випадковими і/або "антропогенно-детермінованими" числовими скалярними полями. При цьому враховуються взаємопов'язані аспекти формалізації: "позиційний" (координатні поля відповідних типізованих таксонів), "динамічний" (поля сучасних процесів, зважаючи на табл.1), "інтегральний" (поєднання полів процесових значень як значень геоелементів стану з полями смуг у складі ярусів тощо).

Рівень стану всіх позиційно заданих структурних складників берегової зони, включаючи таксони районування визначається: 1) за ознаками фазової та параметричної стійкості як міри здатності зберігати ними власні природні і інші властивості та структуру, оціненої через відповідність еталонним (геоекологічно і/або технічно заданим) значенням; 2) за ознаками надійності як ступеня здатності виконання береговими геосистемами заданих екопозитивних або обмеження обраних еконегативних природно-cоціально-економічних функцій.

Фазово-етологічна стійкість природних берегових геосистем відображає ступінь сформованості структури і "стабілізаційного" механізму саморегуляції цих геосистем в еволюційно-сукцесійному чи сукцесійному аспекті їх динаміки (за стадією чи етапом розвитку і т.ін.) при адаптації до нових умов структуроутворення, що виникли після створення водосховищ. Вона визначається, як правило, якісно з огляду на типологію геосистем з вирізненням фазово-етологічно: стійких, нестійких (перехідно-прогресивних і перехідно-регресивних) та комбінованих геосистем.

Параметрична стійкість берегових геосистем тлумачиться і визначається як ступінь поліваріантної відповідності обраних показників їх хоричної динаміки і/або визначальних геопоказників їх стану еталонним характеристикам, заданим, орієнтуючись на "нормальність" природних властивостей і структурно-типових особливостей цих геосистем. Ця стійкість поділяється на позиційно-динамічну та динамічно-позиційну (з різновидами за типологією сучасних процесів чи їх комбінацій, з дво- чи багатоваріантним оцінюванням рівня стану геосистем.

На етапі оцінювально-функціонального структурування, який інтегрує результати двох попередніх, вирізняють власне таксони геоекологічно-функціонального районування як природно-антропогенні геосистеми, що синергічно синтезують всі три їх підсистеми з урахуванням берегових каркасних меж та геотонних структур. За основу районування правлять результати хоричного структурування БЗ, доповнені: 1) додатковим вирізненням в межах БПР підрайонів (за макроекспозицією та позицією стосовно акваторії та міжрайонних меж), секторів чи ділянок (басейнових - для смуг вододільно-рівнинних, вододільно-терасових і схилових ярусів; парагенетичних - для смуг терасових, терасово-заплавних, заплавних і заплавно-дельтових ярусів; гідроморфодинамічних - для смуг ярусів забережних укосів і берегових акумулятивних форм; седиментаційно-фітоценотичних - для смуг ярусів мілководь тощо); 2) результатами геотонного структурування з розширенням при необхідності меж районів за рахунок елементів як мета-теральної, так і інфра-аква-теральної підзони; 3) результатами типізації всіх різногенезисних геосистем (систем) БЗ, включаючи берегові межі, та оцінки ("реальної" чи "формальної") рівня стану цих геосистем за компонентами стійкості та надійністю; 4) власними назвами таксонів районування певного рангу за топонімічними, класифікаційними і іншими ознаками, включаючи ознаки рівня стану.

У четвертому розділі "Тестування методики ідентифікації геосистем берегової зони" зазначене тестування проведене із задовільними результатами на основі створеного інформаційного базису щодо Київського водосховища. При цьому, по-перше, було вирізнено 10 берегових парадинамічних районів: 1) Деснянсько-Дніпровський, 2) Дніпровсько-Ірпінський, 3) Ірпінсько-Козький, 4) Козько-Ратуський, 5) Ратусько-Жидоцький, 6) Жидоцько-Тетерівський, 7) Тетерівсько-Узький, 8) Узько-Прип'ятський, 9) Прип'ятсько-Брагінський, 10) Брагінсько-Дніпровський. По-друге, для п'яти районів та їх підрайонів озерної області водосховища проведено тестове вирізнення та типізацію берегових ярусів, смуг і берегових каркасних меж. По-третє, було тестово визначено рівень стану 65 берегових ландшафтних ярусів як таксонів геоекологічно-функціонального районування за ознаками їх фазової стійкості. Все це засвідчило обґрунтованість і правомірність запропонованих у роботі принципових підходів, зважаючи на необхідність подальшого їх удосконалення та розвитку з метою прикладного застосування.

У п'ятому розділі "Розробка рекомендацій з ідентифікації геосистем і оптимізації природокористування в береговій зоні" наведено, по-перше, систематизовану послідовність застосування всіх складників запропонованої методики ідентифікації - геотонного структурування, хоричного структурування та геоекологічно-функціональ-ного районування - зважаючи на необхідність створення сучасного геоінформаційного базису щодо берегових геосистем, які будуть досліджуватися, з ефективним поповненням його оперативними даними. По-друге, запропоновано шляхи використання результатів ідентифікації власне для оптимізації природокористування з вибором найбільш доцільних типізованих природоохоронних заходів, регламенту їх реалізації і т.ін.

Рекомендації, призначені насамперед для органів державної влади у галузі охорони довкілля та водного господарства, можуть бути реалізовані у регіональних схемах і проектах природокористування та водоохоронного зонування для геоекологічної реабілітації та оптимізації управління станом берегових геосистем з метою законодавчо-організаційно обумовленого перетворенням берегових зон на об'єкт зі статусом спеціального (геоекологічно-безпечного) природокористування.

Висновки

У дисертації обґрунтовано та розроблено методику ідентифікації геосистем берегової зони водосховищ для оптимізації природокористування із тестуванням методики на прикладі Київського водосховища. Головними висновками роботи є:

1. Загальний об'єкт ідентифікації - берегова зона - кваліфікується як певний тип ландшафтної макромежі у вигляді буферної геосистеми, який було названо береговим макрогеотоном, із специфічними рисами еволюційного розвитку та структурно-функціональної організації його геосистем-складників. Власне ідентифікація таких геосистем являє собою триєдиний процес геотонного і хоричного структурування та геоекологічно-функціонального районування берегової зони.

2. Розроблено способи та критерії геотонного структурування як систематизації та типізації геотонної (ландшафтно-межової) структури берегової зони з вирізненням у складі берегового макрогеотону мезогеотонів узбережної, прибережної, хвилеприбійної, мета-теральної (заузбережної) та інфра-акватеральної підзон за умови відображення відповідних структуротворних відношень, зважаючи на їх процесові та етологічні особливості. Для останнього створено класифікаційну схему головних сучасних фізико-географічних процесів у береговій зоні та запропоновано поняття про три поля структуротворних відношень в ній: мезополя еволюційного і сукцесійного структуроутворення та мезополе невизначеностей.

3. Обґрунтовано підходи до хоричного структурування як визначення та типізації геосистем трансформованої через особливості берегових процесів позиційно-динамічної ландшафтної територіальної структури (ЛТС) берегової зони з використанням оригінальних класифікаційних таксонів. За останні правлять берегові парадинамічні райони, що складаються з берегових ландшафтних ярусів та смуг, розділених/об'єднаних береговими каркасними межами.

4. На основі комплексного аналізу позиційно-динамічної ЛТС берегової зони з додатковим відображенням певних ознак генетико-морфологічної та процесової і етологічної структур запропоновано класифікацію берегових ландшафтних ярусів та ландшафтних смуг цих ярусів, яка вирізняє 15 ієрархічних таксонів від гіперкласу до варіанта геосистем. Розроблено також типологічну класифікацію берегових каркасних меж (динаміки геосистем) берегової зони, яка містить 16 таксонів каркасних меж, систематизуючи їх за структуротворним впливом і іншими визначеними атрибутами з урахуванням безпосередньої приуроченості меж до певної структури берегової зони та її потоків і зв'язків.

5. Обґрунтовано підходи до геоекологічно-функціонального районування берегової зони. Під ним розуміється тематична систематизація і відтворення хоричної структури цієї зони, у взаємопоєднанні всіх її підсистем (природної, природно-антропогенної та антропогенної) і каркасних меж та на основі домінантного відображення позиційно-динамічних структуротворних відношень (з додатковим урахуванням геотонних і парагенетичних), шляхом модельного вирізнення та тестування рівня стану таксонів районування певного рангу. Розрізняється три етапи районування: ініціального структурування, параметризації та оцінювально-функціонального структурування, а за таксони районування правлять берегові парадинамічні райони, поділені на підрайони (вирізнені за макроекспозицією та позицією стосовно акваторії та міжрайонних меж), яруси, сектори і ділянки різного типу і рангу (басейнові, парагенетичні, гідроморфолітодинамічні, седиментаційно-фітоценотичні і т.ін.) та смуги з розширенням при необхідності меж районів за рахунок елементів як мета-теральної, так і інфра-аква-теральної підзони.

6. Рівень стану берегових таксонів районування визначається за ознаками фазової та параметричної стійкості як міри здатності зберігати ними власні природні властивості і структуру та за ознаками надійності як ступеня здатності виконання береговими геосистемами заданих екопозитивних або обмеження обраних еконегативних природно-cоціально-економічних функцій. Запропоновано способи та критерії визначення всіх основних різновидів стійкості, насамперед фазово-антропізаційної стійкості, за моделлю і схемою якої оцінюється міра "залишкової" здатності геосистем до саморегуляції, та фазово-етологічної стійкості, що відображає ступінь сформованості структури та "стабілізаційного" механізму саморегуляції геосистем в еволюційно-сукцесійному або сукцесійному аспекті їх динаміки при адаптації до нових умов структуроутворення, що виникли після створення водосховищ.

7. Виконано комплексний аналіз природних умов, ландшафтних комплексів, природокористування та природоохоронних заходів щодо тестового об'єкта досліджень - берегової зони Київського водосховища. Це дозволило створити необхідний інформаційний базис і провести задовільне за результатами тестування розробленої методики ідентифікації на прикладі обраних берегових геосистем, що засвідчує правомірність запропонованих підходів. При цьому було вирізнено 10 берегових парадинамічних районів та проведено типізацію берегових ярусів, смуг і каркасних меж щодо районів та підрайонів озерної області водосховища з визначенням рівня стану 65 ярусів за ознаками фазової стійкості.

8. Розроблено рекомендації з ідентифікації геосистем і оптимізації природокористування в береговій зоні водосховищ, які являють собою систематизовану послідовність застосування всіх складників запропонованої методики для їх безпосереднього використання у схемах і проектах природокористування та водоохоронного зонування з метою геоекологічно-оптимізаційного районування берегової зони, вибору ефективного складу заходів з поліпшення її стану та перетворення на об'єкт геоекологічно-безпечного природокористування.

ідентифікація геосистема береговий макрогеотон

Список опублікованих праць здобувача за темою дисертації

Статті у наукових фахових виданнях

1. Самойленко В.М. Систематизація сучасних фізико-географічних процесів у береговій зоні великих водосховищ / В.М. Самойленко, І.О. Діброва // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. - 2006. - Том 9. - С.30-38 (особистий внесок здобувача - створення і систематизація інформаційного базису стосовно плину берегових фізико-географічних процесів на великих водоймах).

2. Самойленко В.М. Класифікація берегових ландшафтних ярусів і смуг / В.М. Самойленко, І.О. Діброва // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. - 2006. - Том 11. - С.318-325.

3. Діброва І.О. Аналіз геоекологічних умов макрогеотону берегової зони Київського водосховища на прикладі його південно-західної частини / І.О.Діброва // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - 2006. - Вип.255. - С.192-199.

4. Діброва І.О. Геоекологічні аспекти дослідження південно-західної частини макрогеотону берегової зони Київського водосховища / І.О. Діброва // Фізична географія та геоморфологія. - 2006. - Вип.52. - С.158-165.

5. Самойленко В.М. Ландшафтні межі берегової зони водосховищ / В.М. Самойленко, І.О. Діброва // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. - 2007. - Том 13. - С.181-200.

6. Самойленко В.М. Складники ідентифікації берегових геосистем водосховищ / В.М. Самойленко, І.О. Діброва // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. - 2008. - Том 14. - С.9-41.

7. Діброва І.О. Специфіка та критерії виділення берегових геосистем великих рівнинних водосховищ / І.О. Діброва // Фізична географія та геоморфологія . - 2008. - Вип. 54. - С.73-76.

8. Діброва І.О. Рекогносцирувальне обстеження макрогеотону берегової зони Київського водосховища (південно-західна частина) / І.О. Діброва // Гідрологія, гідрохімія, гідроекологія: Третя Всеукраїнська наукова конференція, 15-17 лист. 2006 р.: матеріали конференції. - К., Ніка-Центр, 2006. - С.158-159.

9. Діброва І.О. Ландшафтні яруси та смуги як елементи хоричного структурування берегової зони великих рівнинних водосховищ / І.О. Діброва // Географія, геоекологія, геологія: досвід наукових досліджень: ІV Міжнародна наукова конференція студентів і аспірантів, 19-20 квіт. 2007 р.: матеріали конференції. - Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2007. - С. 120-125.

10. Діброва І.О. Особливості ландшафтних ярусів і смуг як берегових геосистем великих рівнинних водосховищ / І.О. Діброва // Ландшафти річкових долин: ІХ ландшафтознавчий Українсько-Польський семінар, 26-29 трав. 2007 р.: матеріали семінару. - Чернівці: Вид-во “Рута”, 2007. - С.79-85.

11. Діброва І.О. Загальні риси своєрідності берегової зони великих рівнинних водосховищ / І.О. Діброва // Озера та штучні водойми України: сучасний стан й антропогенні зміни: І Міжнародна науково-практична конференція, 22-24 трав. 2008 р.: матеріали конференції - Луцьк: РВВ “Вежа” ЛНУ, 2008. - С.113-116.

12. Діброва І.О. Методика дослідження берегових геосистем Київського водосховища / І.О. Діброва // Географія в інформаційному суспільстві: збірка наукових праць. - Т.ІІІ. - К.: ВГЛ “Обрії”, 2008. - С. 242-243.

13. Діброва І.О. Класифікація меж берегових геосистем великих рівнинних водосховищ / І.О. Діброва // Навколишнє природне середовище - 2007: актуальні проблеми екології та гідрометеорології - інтеграція освіти і науки: Друга Міжнародна науково-технічна конференція, 26-28 вер. 2007 р.: тези доповідей. - Одеса: Вид-во ОДЕКУ, 2007. - С.95-96.

Размещено на Allbest.ru