Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Эколого-ландшафтное обоснование мероприятий по защите поверхностных вод от техногенного воздейстия

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Эколого-ландшафтное обоснование мероприятий по защите поверхностных вод от техногенного воздейстия"



КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВОДНОМУ ХОЗЯЙСТВУ

Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов РосНИИВХ

На правах рукописи УДК 551.4:551.4УЗ

ТАРХАНОВА НАТАЛЬЯ ПЕТРОВНА

ЭКОЛОГО-ЛАНДШАФТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЗАЩИТЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД ОТ ТЕХНОГЕННОГО Я)ЗДЕЙСТВИЯ (на примере Урала)

11.00.11. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

ЕКАТЕРИНБУРГ 1995

Работа выполнена в Челябинском государственном ордена "Знак Почета" педагогическом институте.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор географических наук, профессор М.А. Андреева ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор географических наук, профессор Б.А. Чазов, кандидат технических наук Ю.С. Рыбаков

ВВДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Челябинский филиал института промьц ленной экологии Уральского отделения РАН

в . часов на заседании специализированного совета К 099.01.01 в Российском научно-исследовательском институте комплексного использования и охраны водных ресурсов по адресу 620049, г.Екатеринбург,ул. Мира, д. 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российскс научно-исследовательского института комплексного использован! и охраны водных ресурсов.

Автореферат разослан " " 1995г.

Ученый секретарь специализированного, совета

кандидат сельскохозяйственных наук Л.Г.Швецова

Защита состоится

-1-

.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность теш. Увеличение объемов гадромеханизированных работ в долинах рек приводит к росту нарушенных долинно-речных комплексов /ДРК/. Трансформации носят,как правило,негативный характер и приводят к ухудшению качества среды.Это выражается в утрате водоохранной зоной присущих ей функций и сказывается на состоянии водных ресурсов.Для территории Урала,где высокий промышленный потенциал и недостаточная обеспеченность водными ресурсами требуемого качества,особенно остро встает проблема охраны поверхностных вод от загрязнения и рационального их использования. В связи с вышеизложенным особую актуальность приобретают исследования водоохранных зон как важных элементов ДРК,ответственных за механизмы естественной очистки вод от загрязнения и разработка рекомендаций по улучшению их состояния.

Цель исследований - изучение пространственной организации геокомплексов водоохранных зон как составных частей долинно-речных ландшафтов для обоснования системы мер по оптимизации состояния поверхностных вод на территориях.нарушенных разработкой россыпей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: -изучение пространственной организации водоохранных зон,являющихся составной частью единого ДРК;

-выявление ведущих процессов и факторов восстановления геокомплексов речных долин после разработки россыпей;

-прогноз развития яостгехногенных участков водоохранных

зон;

-разработка рекомендаций по охране поверхностных вод при проведении рекультивации территорий,нарушенных разработкой россыпных месторождений.

На защиту выносятся следующие положения: -методика оценки состояния водоохранных зон при разработке россыпных месторождений; -классификация ДРК;

-мероприятия по восстановлению функционирования ДРК и их рациональному использованию.

Объект исследования - ДРК,естественные и нарушенные при разработке россыпей в разных природных зонах и провинциях Урала. Их экологические особенности определяются размещением в долинах малых и средних горных рек,в связи с чем наибольшим нарушениям

подвергаюгся водоохранные зоны ДРК.

После завершения горнотехнических работ ДРК развиваются по естественным законам природной среды.Длительное время они ляются очагами негативного воздействия на окружающую среду:и< точниками загрязнений поверхностных вод,изменения орографиче* условий,особенностей биогеохимического круговорота«Без вмешательства человека период ренатурализации длится десятилетия ] большинстве случаев не приводит к восстановлению утраченных ] доохранных функций.

Исходные данные и методы исследований- Методика исследо] ний определялась исходя из поставленных задач и включала сбо] литературных и фондовых материалов с последующей систематиза1 ей ДРК по признакам качественного сходства,уточненной по рез; татам маршрутных и полустационарных наблюдений на ключевых у1 ках.Полевые исследования выполнены по общепринятым методикам, Наблюдения за восстановлением почвенного покрова проводились тем заложения почвенных разрезов и ям,за растительностью - зг ложением пробных площадей и методами лесной таксации,, Изучение геохимической ситуации включало отборы проб воды и фитомассы нарушенной и ненарушенной частях речной долины для сравнимое! результатов.Анализы выполнялись автором и частично в лаборатс рии "Лесоведение" Естественно-научного института 'при Пермскоь государственном университете им. А.М.Горького.

В ходе написания работы были использованы литературные у точники по различным отраслям географической науки,атласы,сщ вочники и технические отчеты по результатам изучения площадей нарушенных предприятиями "Уралалмаз","Уралзолото".В основу т сертации положены полевые наблюдения автора по исследованию техногенного воздействия на ДРК в Уральском регионе.выполнен* в 1989-1994гг.

Научная новизна работы заключается в том,что впервые прс дена типизация техногенных ДРК Урала после разработки россыпе Установлен характер изменения гидролого-геоморфологических и биотических процессов в долинах рек после горнотехнических ра приведших к новой пространственной организации геокомплексов доохранных зон.Предложен новый методический прием анализа лап шафтно-морфологических рядов,позволивший проследить тенденции развития и дать прогноз состояния водоохранных зон на перепек

ву для организации мероприятий по их восстановлению и рациональному использованию-после.разработки россыпей.

Практическая значимость результатов исследования. Оценка состояния водоохранных зон и возможность прогнозирования их развития сроком до 25-30 лет позволили обосновать оптимальную схему мероприятий по защите поверхностных вод от загрязнения и необходимость экологизации горнотехнических и рекультивационных работ.Предложенные мероприятия вошли в научно-технический отчет "Экологические последствия горнодобывающих работ при разработке россыпных месторождений Южного Урала" и были использованы Челябинским областным комитетом по экологии и природопользованию при выделении новых участков отработки и корректировке рекультивационных работ для улучшения качества вод.Вместе с тем методику оценки экологических последствий открытой разработки россыпных месторождений можно использовать и для устранения ущерба, причиняемого строительством мостов,мелиоративными работами.

Апробация работы и публикации.Основные положения работы обсуждены на конференции по методологическим аспектам гидрологии и водной экологии Урала /Пермь,1990/,Всесоюзной конференции "Естественные науки в решении экологических проблем" /Пермь, 1991/,научно-практических'конференциях Челябинского пединститута /Челябинск,1990-1994/.межреспубликанской конференции по эко-лого-экономическим проблемам природопользования в Сибири /Новосибирск, 1992/,седьмом координационном совещании по проблеме эрозионных,русловых и устьевых процессов /Ижевск,1992/,межгосударственной научной конференции по геоэкологическим аспектам хозяйствования,здоровья и отдыха /Пермь,1993/,второй Всероссийской конференции по эколого-экономическим основам безопасной жизнедеятельности /Новосибирск,1993/.Материалы диссертации включены в научно-технические отчеты /ЧГ1Ш,1991,1993/. По теме диссертации опубликовано 9 рабоп.

Структура и объем работы.Диссертация состоит из введения, пяти глав,заключения,4 приложений /136 страниц машинописного текста/,39 таблиц,22 рисунка,список литературы 200 наименований.

-4-

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш,сформулирована цели и задачи исследования,показана научная новизна и практи ческая ценность работы.

Глава 1. История и методологические основы рекультивап

Рассматривается состояние изученности проблемы рекульти вации геокомплексов речных долин,нарушенных механизированне разработкой россыпей.Анализ опубликованных материалов показа что основное внимание уделяется частным проблемам,таким как, процессы почвообразования и восстановления растительного пои ва„Комплексные исследования.направленные на изучение преобре вания природных ДРК в природно-антропогенные через нарушение структурных взаимосвязей,освещены слабо.Необходимость такогс подхода объясняется'тем,что первичные нарушения передаются * только на объект непосредственного воздействия,каким являютс водоохранные зоны,но и на более или менее удаленные природнь комплексы.Это происходит в результате перестройки потоков ве щества и энергии в ДРК,что отражается на его структуре.функг онировании и отрицательно сказывается на качестве среда в це лом,По законам диалектики любой ДРК будет стремиться погаси! техногенное воздействие и вернуться в первоначальное состоя! Управление этим процессом с целью интенсификации возможно щ проведения рекультивационных работ в пределах водоохранных ; Для этого необходимо знание структуры ДРК.Несмотря на актуаг ность проблема остается мало изученной,так как рассматривав]!, геокомплексы являются переходными между средами вода-суша.Кг сификации их затруднены в связи с возможностью использования качестве ведущих или зональных или азональных факторов.Больи ство исследователей отдает предпочтение типологической класс кации ДРК,которую использовал автор.Систематизация дала вози ность объединить в одну классификационную группу как разобще ные.так и смежные геокомплексы речных долин.Это значительно ростило их-изучение,сопоставление и позволило проектировать культивационные мероприятия,опираясь на наиболее характерные особенности геокомплексов речных долин для управления их ест венными потоками.

Глава 2. Естественные средообразуклцие факторы - определяющее, начало рекультивации-геокомплексов Урал имеет-ряд. природных особенностей,которые во многом определяют морфологию и свойства ландшафтов.Специфическое взаимодействие зональных и азональных факторов,обусловленное горным рельефом и меридиональным простиранием геолого-геоморфологических структур приводит к тому,что ландшафгообразующие компоненты несут отпечаток взаимодействия между геологией.рельефом и климатом.В результате в сходных геоморфологических районах речные долины имеют некоторые общие черты.Например,в областях сред-негорий,где преобладают трудноразмываемые породы,долины узкие со скалистыми берегами,невыработанным профилем равновесия,быстрым течением.В пределах низкогорий днища широкие,очертания склонов плавные,однако русло по-прежнему невыработанное.Получает развитие террасовый комплекс.В отрицательных структурах,сложенных рыхлыми породами,долины широкие.Обширны пойменные участки. Полное развитие получают террасы.

Анализ гидротермических показателей и биоты ДРК показал их изменение от поймы к водоразделу и с севера на юг.Следовательно, несмотря на интразональный характер компонентам ДРК свойственны зонально-провинциальные черты.

В связи с усилением антропогенного воздействия на окружающую природную среду техногенез играет немаловажную роль в развитии природных комплексов.Не являются исключением и геокомплексы речных долин.нарушаемые на Урале в течение 200 лет эксплуатацией россыпей.Площади нарушений обширны.Расположены по западному и восточному склонам Урала.Трансформации затрагивают водоохранные зоны малых и средних рек.часть из которых является источниками водоснабжения ряда городов,поэтому остро встает вопрос сохранения естественного геопотенциала водоохранных зон с целью предотвращения истощения водных ресурсов и сохранения их качества.

Глава 3. Техногенные деформации геокомплексов речных долин при разработке россыпных месторождений золота и алмазов Россыпные месторождения на Урале отрабатываются дражным и гидравлическим способами.Это предопределило генетическую общность посттехногенных комплексов в регионе.В силу того,что проблему восстановления и охраны качества вод нельзя рассматривать не имея

четкого представления о взаимосвязях между абиотическими и с тическими элементами речной системы.нами были изучены на на{ шенных территориях геолого-геоморфологические,геохимические ловия.а также процессы восстановления почвенно-растительногс докрова.Исследования показали,что горнотехнические работы ие няют геоморфологические условия в долинах рек„Увеличивается рина поймы,спрямляется русло,сформированный рельеф имеет ваг во-гребнисгый или холмисто-увалистый характер.Складирование пойме аллювиальных отложений ведет к их разрыхлению и вызывг увеличение высотных отметок продольного и поперечного профш Это способствует активизации руслового потока,что наряду со спрямлением русла.уничтожением растительности лишает долину тественных механических,химических и биологических фильтров, приводит к увеличению хемомаграционного и твердого стока.

Содержание взвешенных веществ в промстоках порою в дес5 раз превышает допустимые концентрации.Наибольшие из зафикси] ванных концентраций составили для водоемов 7-9 г/литр.Оточи воды ухудшают санитарно-гигиеническое состояние поверхности вод даже на расстоянии 2-3 км от источника загрязнения.

Процессы восстановления утраченных водоохранной зоной функций зависят от формирования и последующего развития фит' нозов,которое связано с восстановлением почвенного плодород: Последнее крайне проблематично ввиду неблагоприятного механ кого и химического состава пород.оказавшихся на поверхности специфическим особенностям почвообразуюцих грунтов техноген полигонов относится малое содержание мелкозема,недостаток а та,калия и фосфора,поэтому почвобразование замедлено.Даже п прошествии 20-30 лет после отработки полигонов почвы характ зуются карликовостью.Независимо от провинциальных различий вообразовательные процессы протекают по четырем типам.Перви или примитивное на каменистых субстратах с участием водорас грибов,бактерий,позднее мхов и лишайников.По прошествии 20-лет лишайниковой стадии создаются.условия для поселения тр нистой и древесной растительности,определяющих в последующе процессы почвообразования.При луговом варианте зарастания х почвенного.профиля характерно выделение в первую очередь гс зонта минерального-и растительного опада.Появление.древеснс фитоценоза характеризует иное протекание процессов.В частнс

формируется.подстилка.преобладают иллювиальные горизонты большой мощности.Возрастает инфильтрационная способность почв.Для переувлажненных местообитаний уже к 10-15 годам свойственна тенденция к оглеениго нижней части почвенного профиля.

Изучение процессов зарастания техногенных участков,а следовательно, восстановление функции биологической очистки вод,показал о, что заселение таких территорий происходит по типу экогенети-ческих сукцессий.По мере смыкания растительности и образования фитоценозов происходит вытеснение большинства пионерных группировок. В целом прослеживается обеднение видового состава и продуктивности в сравнении с естественными местообитаниями.Восстанавливающийся растительный покров несет отпечаток зональности. Например,для таежной зоны характерно формирование в 30-35 лет хвойных и хвойно-лиственных фитоценозов,а для лесостепной - только мелколиственных.

В ходе изучения интенсивности процессов восстановления растительности на разных элементах рельефа установлена их неоднородность. Максимальная продуктивность отмечена для поемных местообитаний, меньшая для отвалов вскрыши и промывки.Для последних сдерживающим фактором служит высота отвала и содержание мелкозема.Так как содержание мелкозема находится в прямой зависимости от высоты,то именно ей принадлежит привилегированное положение.

Разработка россыпных месторождений основана на послойном извлечении и складировании пород в отвалы.Это приводит к выносу на поверхность неокисленных грунтов обогащенных тяжелометальными соединениями со слабокислой или близкой к нейтральной реакцией среды и изменяет геохимическую ситуацию.В результате исследований выявлено повышенное содержание микроэлементов в сточных водах. Наибольшие из зафиксированных концентраций отмечены для водоемов и составили /марганец,титан,барий/ соответственно 36,76 иг/л, 140,39 мг/л, 32,76 мг/л,что выше естественного фонового содержания и санитарных норм для марганца в 32,76 раз,титана в 14,03 раза и для бария в 328 раз.Неблагоприятная гидрохимическая ситуация складывается и ниже по течению.В.100 м ниже сброса сточных вод содержание всех без исключения микроэлементов понижается, оставаясь выше санитарных норм для марганца в 1,2 раза,меди в 10 раз,бария в 1,4 раза и титана в 24 раза.

Существенное улучшение качества воды наблюдается после вое-

становления супераквальных и субаквальных геокомплексов.Это ражается в уменьшении содержания металлов на 17-20% и нефтеп дуктов до 70-80%.Тем не менее самоочищающая способность небе гранична и предельно-допустимые концентрации по многим показ телям остаются нарушенными.Для. рыбохозяйственного использова они превышены по мышьяку в 3,4 раза,по железу двухвалентному 46 раз и по меди в 0,95 раз.

Выполняя роль зеленого фильтра на пути техногенного пот веществ,растительность таежной и лесостепной зон нарушенных участков речных долин характеризуется пестрым микроэлементны составом.Фитомасса в значительной степени обогащена цинком,в дием,медью,никелем.В то же время разные виды растительности являют избирательную способность сорбции к определенным элем там.Наибольшая аккумулятивная способность в таежной зоне отм на для хвои ели /цинк,медь,золото/,листвы березы /цинк.никел золото/ и для разнотравья /цинк,медь/.В лесостепи высока акк лятивная способность у ивы /цинк,ванадий,хром/, ольхи /цинк, кель.медь/, березы /цинк,никель,ванадий/.

В растительности техногенных■экотопов таежной зоны.в ср нии с естественным фоном содержание цинка увеличилось в 4,1 никеля в 7,9 раза,в траве по цинку в 2,08 раза,никелю в 6,6 за,молибдену в 4,7 раза.В хвое содержание ванадия и молибден увеличилось соответственно в 4,03 и 22,5 раза.В зоне лесосте в листве содержание цинка повысилось уже до 27,7 раз,свинца раза,никеля до 5 раз.

Анализ микроэлементного состава посттехногенной растите ности показал.что фитомасса обогащена токсичными элементами, носящимися по шкале загрязнителей к 1-2 классам /ГОСТ .17.4.1 83/.По некоторым элементам превышения достигают 20<и более р Наиболее проявляется аккумулятивный эффект для травянистой р тительности в связи с чем проведение сельскохозяйственной ре тивации проблематично.Процесс аккумуляции растительностью ми элементов для разных участков нарушенных полигонов неодинако лее всего проявляется на отвалах промывки.менее на вскрыше и расах.

Исследования показали,что открытая разработка россыпных тороадений,будучи приуроченной к долинам рек,наносит кодплек многопрофильный ущерб,складывающийся из негативного воздейст

на средообразующие эдафические и биотические компоненты водоохранных зон.В силу транзитного характера перемещения вещества и энергии ущерб охватывает даже территории не испытавшие непосредственного техногенного воздействия.

Глава 4. Геоклассификационное обоснование рекультивации геокомплексов речных долин Урала после разработки россыпей

Речная долина морфологией в интегральном виде отражает изменение природных условий в пределах бассейна на протяжении всей истории ее развития и зачастую не имеет видимой связи с современным водным потоком на дне долины.Тем не менее,пока существует постоянный водный поток.который обеспечивает .перемещение твердого материала,выносимого с территории водосбора и в результате размыва склонов и лота реки,будет продолжаться развитие долины.В результате систематику геокомплексов речных долин можно построить на основе сопряженного анализа общегеографических и морфологических факторов.Это позволило использовать для районирования такие таксономические ступени как:зона,сектор,край,провинция /Прокаев,1983/.Первая выделена с учетом зональных черт растительности долин рек.Индикатором дифференциации на сектора явились величины годового количества осадков и стока.Их использование объясняется зависимостью между количеством осадков,режимом рек и объемом стока,от которых зависит размывающая и транспортирующая сила потока,что в конечном итоге сказывается на конфигурации продольного ,и поперечного профилей и структуре ДРК. Всего было выделено 2 сектора:умеренно-континентальный и континентальный, соответствующие наветренному и подветренному склонам.

Обособление краев проводилось с учетом геоморфологических характеристик.бассейнов и речных долин,таких как,морфометричес-кие признаки для первых и характер продольного и поперечного прс филей для вторых.

При наложении.границ зоны,сектора,края были получены провин ции /Прокаев,1983/.Всего 5 провинций:Вишеро-Уфимская,Симско-Бель ская,Верхне-Тавдино-Туринская,Тагило-Исетская,Сысертско-Уйская. В четырех из них /исключая.Симско-Бельскую провинцию/ в настояще время ведется разработка россыпей.

Так как автор не ставил целью проведение картирования,а уде лил внимание структуре,как отражению направленности и интенсив-

ности развития всего ДРК,то для отражения наиболее существенных черт учитывался характер миграции вещества,биоклиматически« показатели,а также степень трансформации в результате хозяйственной деятельности.Для оценки последствий горнотехнических работ в долинах рек использовался показатель биологической продуктивности. Основными классификационными категориями для геокомплексов речных долин явились:

класс.выделяемый по условиям миграции вещества внутри геокомплекса. Рассмотренными нами ландшафты отнесли к трансаккумулятивному классу;

тип определялся по биоклиматическим харакгеристикам.поэтому в пределах рассмотренной территории Урала выделены таежный,широколиственно-лесной и лесостепной типы.Таежный трансаккумулятивный ландшафт не вполне схож с таежным ландшафтом на плакоре.теь не менее определенные .черты растительности плакоров он'индуцирз ет;

род выделен с учетом продуктивности ландшафта,являющейся показателем,характеризующим особенности функционирования.Всего 4 рс да:высокопродуктивные - свыше 80 ц/га,продуктивные - 40-80 ц/гг низкопродуктивные - 20 ц/га,непродуктивные - менее 20 ц/га; вид определен исходя из степени антропогенной трансформации в результате хозяйственной деятельности.Получено 3 вида:ненаруше1 ные.где компоненты не изменены, слабо измененные - одно,двух -компонентные изменения.При условии устранения воздействия возмс жен переход в состояние близкое к исходному; нарушенные - многс компонентные изменения,приведите к необратимой перестройке.

Рассматривая морфологическую структуру ДРК в качестве наименьшей единицы приняли урочище,а не фацию.как обычно,во избежг ние мелкоконгурности объектов.Для характеристики использовали общепринятые категории:тип,род,вид.Критерии,положенные в основ] типизации урочищ такие же как и для ландаафтов.Класс выделен с учетом внешних черт /гипсометрическое положение,орографические особенности/.В итоге получены пойменный и террасовый классы,а для нарушенных участков - отвально-вскрышной и отвально-промы-вочный.

Объективность использования предложенных критериев подтве] ждена количественными показателями.и согласуется.; с данными физико-географического районирования.

Проведенная типизация геокомплексов речных долин по данным физико-географического районирования предопределила разработку мероприятий по охране поверхностных вод при рекультивации территорий, нарушенных разработкой россыпных месторождений.

Глава 5. Охрана поверхностных вод при разработке и

рекультивации территорий россыпных месторождений

Открытая разработка россыпных месторождений приводит к пространственно-временной трансформации потоков вещества и энергии и отражается на структуре геокомплексов.В силу того, что ландшафт - неравновесная структура,поддерживаемая биотой за счет энергетических потоков,при контроле за состоянием экосистемы можно использовать величину продуктивности геокомплексов. Для этих целей автором предложен новый методический прием анализа ландшафтно-морфологических..рядов,основанный на изучении пространственно-временных изменений продуктивности разных классов урочищ.Это позволило выявить временной ряд структуры ландшафта и предопределить направления развития молодых и вновь разрабатываемых полигонов.Достоинством метода является значительный временной интервал прогнозирования /25-30 лет/ и возможность егс применения при прогнозировании развития геокомплексов,нарушении* разными видами горнотехнических работ.

Формирование морфологической структуры начинается вслед за прекращением техногенного воздействия.В сравнении с ненарушенными участками речной долины морфологическая структура усложняется. Появляются новые классы урочищ отвально-вскрышной.отвально-промывочный,расположенные в неопойме,и поемные /по "берегам проток/ /рис. 1/,что изменяет функционирование водоохранной зоны.

Интенсивность адаптационной эволюции для разных участков техногенных полигонов неодинакова.Наиболее интенсивно протекает вблизи водотоков,где на 60-80^ площади за 20 -летний период практически полностью восстанавливается прежний уровень продуктивности.Для первых стадий развития поемных урочищ существенных зональных различий по продуктивности не наблюдается.Последние, как правило,намечаются к 15-20 летнему'возрасту формирования урочищ.Они проявляются в появлении высокопродуктивных урочшц в зоне лесостепи.

ИА 3 ЕЗ 4

5

л л

Масштаб 1 : 1000

Рис. 1. Схема морфологического строения таежного

трансаккумулятивного нарушенного ландшафта в долине реки Сольвы /Верхне-Тавдино-Туринская провинция/

Нарушенные урочища: 1 - поемные продуктивные, 2 - поемные низкопродуктивные, 3 - отвально-промывочные непродуктивные, 4 - отвально-промывочные низкопродуктивные, 5 - отвально-вскрышные низкопродуктивные. Ненарушенные: 6 - участки плакоров

Замедленные.темпы восстановления продуктивности.отмечены для отвально-вскрышных и огвально-промывочных урочищ.Анализ восстановления продуктивности для отвально-вскрышных и отваль-но-промывочных урочищ показал замедленные темпы в сравнении с поемными.Самая низкая интенсивность отмечена для отвально-про-мывочных урочищ.Здесь в 20-25 лет доля низкопродуктивных урочищ составляет 10-40% в зоне тайги и до 45% в лесостепи.

Изучение пространственно-временной организации геокомллек-сов водоохранных зон показало.замедленные темпы роста упорядоченности структуры и их функционирования.Складывающаяся на техногенных полигонах экологическая ситуация может быть оценена как напряженная /Кочуров, 1985/.Снизить напряженность возможно путем проведения природоохранных мероприятий.

Требование многоцелевого использования и оптимальной ландшафтной организации водоохранных зон предполагает разработку конкретных теоретических основ и практических методов территориального планирования и прогнозирования.В силу проведения горнотехнических работ на малых и средних реках оптимальным считается соотношение лесопокрытых.нелесопокрытых и водных участков для первых 60:20:20,а для вторых 65:15:20 /Харитонов,1978/. Принимая во внимание период ландшафтной стабилизации равный 20 годам /в этом возрасте доля продуктивных урочищ достигает 20%, что указывает на начало пространственной организации четырех соо тавляющих/ лесопокрытая площадь должна составлять 60% и 65%.В действительности в Вишеро-Уфимской провинции - 35-40%,до 50% в Верхне-Тавдино-Туринской и Тагило-Исетской.В Сысертско-Уйской -не более 45%.Учитывая лесопокрытую площадь и преобладание при возобновлении древесно-кустарниковой растительное оптимальное направление восстановления - лесовозобновление в санитарно-ги-гиенических,водоохранных и рекреационных целях.Для разных провинций имеется своя специфика,связанная как с зональными особенностями, так и со степенью освоенности территории,что и отражает таблица 1.

Процессы ускорения восстановления геокомплексов водоохранных зон должны привести к стабилизации структуры и функционирования. Так как пространственная организация ДРК неразрывно связана с водным потоком,то и восстановление ДРК должно включать мероприятия по планированию русла,которые обеспечивают поведе-

Таблица 1

Основные .направления рекультивации ДРК Урала,нарушенных разработкой россыпей.и.мероприятия.по их.осуществлению

Намечаемые мероприятия

Направления рекультивации

Создаваемые угодья_

Провинции

Вишеро-Уфимская

Верхне-

Тавдино-

Туринская

Тагило-Исетская

Сысертско-Уйская

Симско-Бельская :

прокладка пионерного русла,самозарастание или разравнивание отвалов до 1,5-2 м, посадки хвойных пород

прокладка пионерного русла,самозарастание или разравнивание отвалов до 1,5-2 м, посадки хвойно-лиственных пород

планирование русла с заводями,запуск мальков,самозарастание или разравнивание отвалов до 1,5-2 м, посадки хвойно-лиственннх пород

планирование русла с заводями, запуск мальков, самозарастание или разравнивание отвалов до 1,5 м,посадки хвойно-лиственных пород

прокладка пионерного русла,самозарастание или разравнивание отвалов до 2 м,посадки лиственных пород.....

водоохранное,санитарно-гигиеническое, лесохо-зяйственное

водоохранное,санитарно-гигиеническое .сельскохо-зяйственное.рекреационное

водоохранное,санитарно-гигиеническое .рыборазве-дение,строительное, рекреационное

водоохранное,са-нитарно-гигиени-ческое,строительное, рыборазведение , рекреационное

водоохранное,са-нитарно-гигиени-ческое,сельскохозяйственное , рекреационное

луг,смешанный лес

луг,смешанный и хвойный леса

луг,смешана ный и хвойный леса, пруды

луг,охотничьи угодья,хвой-но-листвен-ный лес,пруды

луг,лиственный лес

Примечаниемероприятия на перспективу

ние системы таким образом,как если бы вмешательства не было.Конечным результатом является система,обеспечивающая оптимальную организацию геокомплексов водоохранной зоны.Для этого необходи-

мо планировать русло с излучинами,устраивать заводи.Не допускать формирования отвалов с глинистыми и суглинистыми грунтами в непосредственной близости к новому руслу.Уменьшать их крутизну путем разравнивания.При этом наиболее оптимальная высота отвалов в зоне лесостепи 1,5 м и до 2 м в таежной и широколиственно-лесной зонах.Складирование грунтов желательно проводить с учетом чередования слоев водоупорных и водопроницаемых пород. При проведении биологического этапа рекультивации предпочтительнее использовать березу,сосну,как показавших более высокие показатели приживаемости в сравнении с елью и лиственницей.

Таким образом,ландшафтно-экологическое обоснование рекуль-тивационных мероприятий дает возможность осуществить комплексный подход к проблеме восстановления и охраны качества вод,исключающий разного рода случайные экологические связи.Мероприятия, по восстановлению геокомплексов водоохранных зон будут направлены на ускорение процесса стабилизации состояния ДРК.что приведет к нейтрализации негативных последствий техногенеза на гидрохимический режим речных вод.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследований установлено:

1.Интегральным показателем взаимодействия биотических и абиотических составляющих,предопределяющих состояние водных ресурсов, служит пространственно-временная организация ДРК.

2.Постге\ногенные геокомплексы,возникшие в результате разработки россыпей в долинах рек,представляют особую разновидность ДРК.Формирующиеся урочища различны по строению,степени плодородия,состоянию возобновления растительности,химическому составу фитомассы и особенностям влияния на состояние водных ресурсов.Разнообразие посттехногенных геокомплексов водоохранных зон выражается морфологической неоднородностью,что характеризуется сложным сочетанием поемных,отвально-вскрышных и отвально-промывочных урочищ.Как следствие более высокие коэффициенты индивидуальной сложности и извилистости в сравнении с ненарушенными участками.

3.Прогноз состояния.посттехногенных геокомплексов,выполненный на основе изучения пространственно-временных изменений про-

дуктивности,показал замедленные темпы ренатурализации.Первооче редными.объектами рекультивации являются отвально-промывочные урочища.

4.Рассмотрев техногенные деформации геокомплексов в резуль тате открытой разработки россыпных месторождений в долинах ре и используя данные типизации ДРК по•результатам физико-географического районирования,были определены направления восстановления и составлены рекомендации по их осуществлению.Последние предполагают планирование русла с излучинами или заводями,проведение складирования грунтов с учетом чередования водоупорных и водопроницаемых пород и формирование отвалов с высотами не б лее 2 м в таежной и широколиственно-лесной зонах и до 1,5 м в лесостепи.При проведении биологической рекультивации наибольши эффект дает использование саженцев сосны,березы.

5.Рассмотренная автором методика и результаты конкретных полевых исследований по оценке состояния водоохранных зон поел открытой разработки россыпей могут быть использованы для устра нения ущерба,причиняемого строительными,мелиоративными работам

Содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Изменение ландшафтов речных долин Южного Урала в связи с хозяйственной деятельностью //Тезисы докладов научно-практи ческой конференции /13-14 ноября/,Пермь,1990.-С.38-39.

2. Экологические проблемы Урала //Тезисы докладов и сообщ ний межреспубликанской научной конференции / 3-5 февраля/,Ново сибирск,1992.-С.74-76 /совместно с Ворончихиной Е.А./.

3. Условия формирования геокомплексов речных долин Урала.• Деп. в ВИНИТИ. 03.03.92,-№702-В92-12 с.

4. Почвообразовательные процессы на нарушенных в результа те разработки россыпей территориях Южного Урала.-Деп. в ВИНИТИ

"07.12.92.-Ж3464-В92-8 с.

5.К вопросу о рекультивации пойменных ландшафтов после разработки россыпей //Тезисы докладов седьмого межвузовского к

' ординационного совещания по проблеме-эрозионных,русловых и уст евых процессов /5-9-октября/.,-Ижевск,1992.-С. 106^-108 /совместн с Ворончихиной Е.А..Запоровым А.Ю..Топоровым Е.'В. и др./.

6. Типологические особенности геокомплексов после разрабо ки россыпей в долинах рек Урала // Тезисы докладов.межгосударс венной научной конференции /22-25 мая/,-Пермь,1993.-С.198-201

-17-

/совместно с Ворончихиной Е.А./.

7. Изменение экологических характеристик долинно-речных комплексов Южного Урала //Материалы 2-й Всероссийской конференции "Зколого-экономические основы.безопасной жизнедеятельности /21-23 июня/.-Новосибирск,1993.-С.80-83 /совместно с Ворончихи-ной Е.А./.

8. Биогеохимические особенности долинно-речных комплексов Южного Урала после разработки россыпей //Тезисы докладов научно-практической конференции /1-2 февраля/,-Челябинск,1994.-С.95-97.

9. Преобразование водоохранной зоны как фактор изменения водных ресурсов.-Деп. в ВИНИТИ. 05.09.94,-Ш45-В94~15 с.