Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоэкологические условия водопользования в речных бассейнах Республики Бурятия

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологические условия водопользования в речных бассейнах Республики Бурятия"

На правах рукописи

д^/

ЦИБУДЕЕВА ДАРИМА ЦИДЕНОВНА

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В РЕЧНЫХ БАССЕЙНАХ РЕСПУБЛИКИ БУРЯТИЯ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология (науки о Земле)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

6 НОЯ 2014

Барнаул 2014

005554202

005554202

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки (ФГБУН) Институт водных и экологических проблем СО РАН Научный руководитель: Рыбкина Ирина Дмитриевна,

кандидат географических наук, доцент, ФГБУН Институт водных и экологических проблем СО РАН, старший научный сотрудник лаборатории ландшафтно-водно-эколошческих исследований и природопользования, г. Барнаул Бешенцев Андрей Николаевич, кандидат географических наук, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, заведующий лабораторией геоинформационных систем, г. Улан-Удэ Андрейчик Михаил Федорович, доктор географических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Тувинский государственный университет», профессор кафедры географии и туризма, г. Кызыл Журавлёва Ольга Валерьевна, кандидат географических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Горно-Алтайский государственный университет», доцент кафедры геоэкологии и природопользования, г. Горно-Алтайск

ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет», г. Чита

Защита диссертации состоится 26 декабря 2014 г в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 003.008.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт водных и экологических проблем СО РАН по адресу: 656038, г. Барнаул, ул. Молодежная, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт водных и экологических проблем СО РАН и на сайте www.iwep.ru.

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью) просим направлять в диссертационный совет по адресу: 656038, г.Барнаул, ул. Молодежная, 1. Факс (3 852) 24 03 96, e-mail: iwep@iwep.ru.

Автореферат разослан 24 октября 2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат географических наук, доцент И.Д. Рыбкина

Ведущая организация:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. На территории Республики Бурятия (РБ) находится значительная часть водосборной площади озера Байкал — участка Всемирного природного наследия ЮНЕСКО, что определяет необходимость соблюдения регламентов любой антропогенной деятельности, включая водопользование. В целях охраны уникальной экологической системы озера №94-ФЗ «Об охране озера Байкал» установлены границы центральной и буферной экологических зон Байкальской природной территории (БПТ) с существенными ограничениями хозяйственной деятельности. В этой связи оценка региональной специфики формирования водных ресурсов и экологических последствий их использования, анализ меняющейся социально-экономической ситуации, определение уровня антропогенной нагрузки на водные объекты и речные бассейны становятся важными задачами организации устойчивого и экологически безопасного водопользования.

Анализ региональной ситуации показал недостаточную изученность геоэкологических условий и региональных особенностей использования водных ресурсов в речных бассейнах РБ. Практически не рассмотрена и не получила должной оценки интенсивность антропогенного воздействия на речные бассейны, недостаточно изучена антропогенная нагрузка на реки и озера республики сточными водами и загрязняющими веществами (ЗВ) сточных вод, поступающих от точечных источников загрязнения.

В то же время значительные объёмы сведений и документов о водохозяйственной деятельности определяют необходимость их интеграции и систематизации в информационной среде. Использование геоинформационной технологии позволяет автоматизировать процесс приема и обработки информации, а разработка надежного методического аппарата, способного хранить, анализировать и визуализировать большие объемы пространственных данных водопользования является актуальной задачей.

Цель данного диссертационного исследования - оценка геоэкологических условий формирования и использования водных ресурсов для оптимизации управленческих решений в сфере водопользования.

Объект исследований - речные бассейны Республики Бурятия.

Предмет исследовании - территориальные особенности водопользования в регионах с экологическими ограничениями хозяйственной деятельности.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Исследовать факторы, определяющие геоэкологические условия использования водных ресурсов.

2. Провести анализ природных условий формирования водных ресурсов и выявить пространственные особенности организации водопользования в речных бассейнах РБ.

3. Выполнить природно-хозяйственное районирование РБ.

4. Проанализировать антропогенные факторы воздействия и оценить уровень совокупной антропогенной нагрузки на водные объекты и речные бассейны РБ.

5. Осуществить зонирование территории РБ и разработать систему мероприятий по оптимизации целевого использования водных ресурсов в речных бассейнах РБ.

6. Разработать алгоритм анализа и оценки геоэкологических условий водопользования в речных бассейнах РБ с использованием геоинформационных технологий.

Теоретические н методические основы исследования базируются на идеях и трудах ведущих ученых в области географии, геоэкологии, гидрологии, картографии и природопользования: O.A. Алекина, А.Н. Ан-типова, ПЛ. Бакланова, В.И. Вернадского, Ю.И. Винокурова, H.A. Гвоз-децкого, Г.Г. Голубева, С.П. Горшкова, В.И. Данилова-Данильяна, B.C. Жекулина, А.Г. Исаченко, H.H. Колосовского, JI.M. Корытного,

A.M. Котельникова, Б.И. Кочурова, Ф.Н. Милькова, H.H. Баранского,

B.Б. Поздеева, Н.Ф. Реймерса, Ю.Г. Саушкина, В.Б. Сочавы, A.M. Трофимова, И.А. Шикломанова, A.B. Яблокова и др.

Значительный вклад в изучение водных проблем Республики Бурятия внесли исследователи - практики А.Н. Афанасьев, В.Т. Богданов, И.М. Борисенко, К.К. Вотинцев, Е.Ж. Гармаев, Б.О. Гомбоев, В.Е. Гул-гонов, JT.B. Замана, А.Б. Иметхенов, Е.В Кислов, Д.М. Могнонов, B.C. Молотов, В.Н. Обожин, В.Н. Синюкович, Л.М. Сороковикова, Т.Т. Тайсаев, А.К. Тулохонов, В.В. Хахинов, К.Ш. Шагжиев, Б.Б. Шайбонов.

Подходы и методы исследования. Для решения поставленных задач использовались: бассейновый подход, метод комплексного изучения географических объектов, описательно-географический, сравнительно-географический, статистический, метод системного анализа, картографический, ГИС-технологий, методы районирования и зонирования территорий. Картографирование полученных результатов выполнено в программной среде Are GIS.

Исходные материалы. Источниками информации послужили материалы Территориального отдела водных ресурсов по РБ Енисейского бассейнового водного управления (ТОВР по Республике Бурятия), ФГБУ «Бурятский ЦГМС», территориальных управлений Роспотребнадзора и Росприроднадзора по РБ, публикации отечественных и зарубежных специалистов, ученых Байкальского региона, а также статистические данные Федеральной службы государственной статистики по РБ и результаты собственных исследований автора, проведенных в 2005-2014 гг.

Научная новизна: выявлены пространственные особенности использования водных ресурсов в РБ и выполнено природно-хозяйственное районирование республики; проведена оценка и ранжирование речных бассейнов и водных объектов РБ по интенсивности антропогенной нагрузки; предложено зонирование РБ по целевому использованию водных ресурсов; разработан алгоритм оценки геоэкологических условий водопользования в речных бассейнах РБ на основе ГИС-технологий для поддержки управленческих решений при планировании водоохранных мероприятий и организации водохозяйственной деятельности.

Практическая значимость. Результаты исследований ориентированы на решение прикладных задач в области использования и охраны водных ресурсов. Полученная в ходе диссертационного исследования база данных о структуре и динамике водопользования, оригинальные карты водохозяйственной направленности и линейные схемы речных бассейнов используются в работе ТОВР по Республике Бурятия. Разработанная система мероприятий и алгоритм оценки геоэкологических условий водопользования в речных бассейнах, выводы и другие материалы, полученные в работе, могут стать базовой составляющей для дальнейших исследований в области повышения эффективности и рациональности использования водных ресурсов, обеспечения нормативного качества питьевых и очистки сточных вод, охраны водных объектов, а также своевременного принятия управленческих решений по достижению и поддержанию состояния устойчивого и экологически безопасного водопользования.

Материалы исследований используются при разработке рабочих программ и лекционных курсов, выполнении курсовых и выпускных квалификационных работ при обучении студентов по профилям «Комплексное использование и охрана водных ресурсов», «Менеджмент в водном хозяйстве» ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления».

Апробация работы. По результатам исследований опубликовано 17 работ, в том числе четыре статьи в журналах, входящих в перечень ВАК. Результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях: I Международная научно-практическая конференция «Качество как условие повышения конкурентоспособности и путь к устойчивому развитию» (Улан-Удэ, 2009); научная конференция преподавателей, научных работников и аспирантов, посвященная 310-летию инженерного образования в России (Улан-Удэ, 2011); IX Международный научно-практический симпозиум и выставка «Чистая вода России» (Екатеринбург, 2011); V Международная научно-практическая конференция «Селенга - река без границ» (Улан-Удэ, 2012); Международная научно-практическая конференция «Региональный отклик

окружающей среды на глобальные изменения в Северо-Восточной и Центральной Азии» (Иркутск, 2012); Всероссийская научно-практическая конференция «Трёшниковские чтения - 2013» «Современные проблемы малых рек России» (Ульяновск, 2013); XII Международная научно-практическая конференция Российского общества экологической экономики «Управление эколого-экономическими системами: взаимодействие власти, бизнеса, науки и общества» (Иркутск, 2013); Международная научно-практическая конференция «Объекты природного наследия и экотуризм» (Улан-Удэ - п. Гремячинск, 2014); Всероссийская научная конференция с международным участием «Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии» (Барнаул, 2014).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений; изложена на 191 странице, содержит 12 таблиц, 54 рисунка, 3 приложения. Список использованной литературы состоит из 181 наименования, в том числе 7 наименований на иностранном языке.

Во введении обосновываются актуальность темы, формулируются цели и основные задачи исследования, защищаемые положения. Первая глава посвящена теоретическим и методическим основам изучения геоэкологических условий водопользования. Во второй главе дана характеристика природных условий формирования водных ресурсов, проведен анализ социально-экономических факторов организации водопользования в речных бассейнах Республики Бурятия, выполнено природно-хозяйственное районирование РБ. В третьей главе рассмотрены методические подходы к определению степени антропогенного воздействия на водные объекты и речные бассейны, выполнена оценка и ранжирование речных бассейнов и водных объектов по интенсивности антропогенной нагрузки. В четвертой главе проведено зонирование РБ по целевому использованию водных ресурсов, разработана система мероприятий по рационализации водопользования, охране и восстановлению водных объектов. Предложен алгоритм оценки геоэкологических условий водопользования для обеспечения экологически приемлемого использования водных ресурсов.

Основные положения, выносимые на защиту

Природно-хозяйственное районирование Республики Бурятия позволяет оценить геоэкологические условия водопользования в речных бассейнах, отличающиеся значительным природным разнообразием и особенностями хозяйственного освоения территорий, а также действующими экологическими ограничениями в использовании водных ресурсов Байкальской природной территории (БПТ).

Изучение и оценка геоэкологических условий водопользования в речных бассейнах в нашем понимании основываются на комплексном анализе процессов и результатов взаимодействия экологических факторов, как

6

природного, так и антропогенного происхождения на конкретной территории с характерными для нее природными условиями и определенным видом хозяйственного использования (рисунок 1).

Экологические факторы

Рельеф

Елимт Зоопикое

Химиями«! ?<мпв куда Ьйоуобког«»пк*

Л ищтыкгииш • оятеинж л крапгксчрг и 'ним атштъчт? п омилмютп «г прхмыг и кас<#нмы*. сплмть' н мгенчн'кнс обрттиысн необраптнь*. .м\6чюпле и ЦШИХЦВИЛЯШ, ншмшовшв маткк фитпгсюип *г.итммчягкпг шшчккне и бно&тлг

X

Нсичмы|хгаеПстиЛ-слДьв.-щ жрномпсгк^аеятслшостигакип^дспкиктАп

«ятяшввюй&ят

Рисунок 1 - Геоэкологические условия водопользования (составлено автором)

Исследуемая территория занимает обширное пространство в южной части Восточной Сибири, южнее и восточнее оз. Байкал. Внутри-континентальное замкнутое положение республики на стыке крупных природно-ландшафтных областей Северной и Центральной Азии и значительные размеры ее территории обусловили большую вариативность природных условий, оказывающих влияние на развитие гидрографической сети. Формирование водных ресурсов находится под воздействием сложного рельефа с большими амплитудами абсолютных высот, достигающих 3000 м и более; разнообразия и контрастности горных ландшафтов, обусловленных орографическими и климатическими факторами; высокого уровня солнечной радиации; наличия водной толщи оз. Байкал, смягчающей климат на прибрежных территориях; широкого распространения многолетнемерзлых пород, осложняющих накопление подземных вод. Отличительной чертой использования водных ресурсов в республике являются экологические ограничения на БИТ, которые наряду с природными факторами влияют на развитие и специфику экономической деятельности, размещение субъектов материальной сферы и степень

хозяйственной освоенности муниципальных образований речных бассейнов.

Анализ совокупного взаимодействия природных и социально-экономических факторов использования водных ресурсов в речных бассейнах РБ позволил выявить следующие особенности территориально-отраслевой структуры водопользования. Промышленное водопользование, занимающее ведущее место в структуре использования природных вод (до 75 % общего водозабора), характеризуется неравномерностью распределения, основные центры сконцентрированы в бассейне р. Селенги. Сельскохозяйственное водопользование локализовано преимущественно в степных и лесостепных южных и юго-восточных районах РБ с ежегодным водозабором, составляющим 10-12 % общего объема водопотребления поверхностных вод. Коммунально-бытовое водопользование отличается использованием на хозяйственно-питьевые нужды подземных вод (188,9-203,2 млн м3/год). Максимальный забор поверхностных вод для этих целей водоснабжения осуществляется в среднем течении р. Селенга, где на нужды г. Гусиноозерска и п. Гусиное озеро ежегодно расходуется около 3 млн м3 воды в год. Наибольший объем сточных вод объектов ЖКХ характерен для самых заселенных районов и городов РБ (г. Улан-Удэ, Гусиноозерск, Кяхта, Северобайкальск, Закаменск, пгт. Селенгинск). Рекреационное водопользование, обусловленное особым экологическим регламентом БПТ, сконцентрировано вдоль побережья оз. Байкал. Выявленные особенности территориально-отраслевой структуры водопользования в речных бассейнах РБ нашли отражение в природно-хозяйственном районировании республики, по результатам которого было выделено тринадцать природно-хозяйственных районов на основе сочетания комплекса признаков - преобладающего рельефа, типа растительного покрова, основного направления экономической деятельности и приоритетных целей водопользования (рисунок 2).

Оценка и ранжирование речных бассейнов и водных объектов по степени антропогенной нагрузки позволяют выявить экологические проблемы региона и нх пространственную локализацию, установить точное местоположение источников загрязнения и их влияние на водохозяйственную ситуацию.

Для оценки интенсивности антропогенной нагрузки в пределах речных бассейнов выполнены исследования с использованием авторских методик А.Г. Исаченко (Экологическая география России. - СПб: Издательский дом СПбГУ, 2001. - 328 е.), C.B. Одессер (Территориальная дифференциация в экономико-географических типологиях // Известия АН СССР. Серия географ. - 1991. - №6. - С. 61-69), И.Д. Рыбкиной, Н.В. Стоящевой и Н.Ю. Курепиной (Методика зонирования территории речного бассейна по совокупной антропогенной нагрузке (на примере Обь-

Иртышского бассейна) // Водное хозяйство России. - 2011. - №4. - С. 4252) и др.

Рисунок 2 - Природно-хозяйственное районирование РБ. Районы: 1 - Окино-Китое-Бельский; 2 - Иркутный; 3 - Южно-Байкальский; 4 -Средне-Байкальский; 5 - Северо-Байкало-Муйский; 6 - Ленский; 7 - Джидинский; 8 - Чикойский; 9 - Хилокский; 10 - Селенгинский; 11 - Усть-Селенгинский; 12 -Удинский; 13-Витимский.

Приролно-хозямственнос районирование Республики Бурятия

__АиорЦйиимДи_

Природно-хозяистоонныс районы с учетом целевого использования водных ресурсов

Высогмые природные пояса

SgäS Ангарский досокогорным Щ) Прмбайкопьсим аысоаогорно-среансгориьм > " : Сепеи1ино Витимс»«й ервднегорио-ииэкогорьый

ПОВМЫЕ ЗНАКИ —— Государственная границ« ——— Адммиисгра1иан»а граница - Гранича ЦЭЗБП Г

Забайсальсхмй «рай - р,*и

% Oie«u — — — Жоло1ноа aooef» Ф Центры IMA9HOB

Для ранжирования водных объектов по степени нагрузки сточными водами и ЗВ сточных вод использована методика, разработанная в Институте экологии Волжского бассейна РАН (Селезнева A.B. От мониторинга к нормированию антропогенной нагрузки на водные объекты. - Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2007. - 105 е.).

Результаты оценки площадного воздействия показали следующее. Повышенная демографическая нагрузка (15,6 чел/км2) наблюдается в наиболее урбанизированном бассейне р. Селенга в среднем течении. Здесь расположены гг. Улан-Удэ (численность населения 416 тыс. чел.), Гусиноозерск (24 тыс. чел.), Кяхта (20 тыс. чел,\Средний уровень демографической нагрузки - в нижнем течении р. Селенга (8 чел/км2) и в бассейне р. Уда (7,3 чел/км2) обусловлен в первом случае незначительной площадью участка (7 тыс. км2), во втором - расположением в границах бассейна промышленного развитого Октябрьского района г. Улан-Удэ. Пониженная нагрузка (чел/км2) - в бассейнах рр. Хилок (4,5), Джида (3,0),

Чикой (2,3), Иркут (2,0), а также в бассейнах рек южной (2,6) и средней (1,4) частей оз. Байкал. Низкая нагрузка: в бассейне левых притоков р. Ангара (Ока, Китой, Белая) и в бассейне р. Витим.

Максимальная промышленная нагрузка наблюдается в среднем течении бассейна р. Селенга вследствие концентрации крупных индустриальных комплексов в столице с объемами производства, составляющими более 71% от всего объема в республике. Техногенная нагрузка промышленного производства имеет разноплановый характер. Вода Гусиного озера используется для охлаждения теплообменных аппаратов Гусиноозерской ГРЭС. Сброс подогретой воды осуществляется в северо-восточную часть озера, вызывая нарушения естественного температурного режима и изменения состава и структуры биоценозов. В г. Улан-Удэ теплоэлектроцентраль города, забирая воду из р. Селенга в объеме до 3,5 млн м3/год, сбрасывает до 150 тыс. м3 дренажных и осветленных сточных вод в р. Уда. Пониженную нагрузку испытывают бассейны рр. Джида, Хилок, Белая, Селенга в нижнем течении, а также реки южной и средней части оз. Байкал. В бассейне р. Джида проблема загрязнения рек остается актуальной даже после закрытия Джидинского вольфрамово-молибденового комбината вследствие продолжающегося дренирования вредных веществ из-под отвалов горных пород и с территории промышленных площадок. В бассейнах рр. Хилок, Белая антропогенное воздействие промышленности связано с добычей полезных ископаемых (каменного угля и золота). Практически во всех районах республики значительную долю в объеме промышленного производства занимают заготовка и обработка древесины. Наибольшие объемы древесины и лесоматериалов заготавливаются в бассейне р. Уды, а также в бассейне рек средней части оз. Байкал. Негативные последствия вырубки лесов испытывает на себе бассейн р. Баргузин.

Оценка интенсивности сельскохозяйственной нагрузки выявила повышенную животноводческую нагрузку (4,2 гол/км2) в бассейне р. Джида, где сосредоточено более 22 % поголовья КРС республики. Уровень распашки земель в среднем по бассейну не превышает 5 %. Максимальный водозабор речных вод наблюдался в период до 2007 г. и достигал шести млн м'/год, когда вся забранная вода расходовалась на нужды орошения. Бассейн р. Хилок отличается повышенной нагрузкой по поголовью КРС - 4,0 гол/км2 и уровню распашки территории, составляющему максимальные для республики 15,2%. В этих условиях основными водопотребителями являются оросительные системы, забирающие воду из 16 рек в объеме 12,2-12,6 млн м7год. В среднем течении р. Селенга нагрузка на водосборы достигает 3,1 гол/км2 за счет крупного поголовья скота в Селенгинском районе и 10%-ного уровня распашки земель бассейна. Объем изъятия воды на орошение составляет около 25,0 млн м'/год. В бассейне р. Чикой все водопользователи имеют

сельскохозяйственный профиль, средний уровень совокупной нагрузки формируется за счет животноводческой нагрузки (2,46 усл. гол/км2) и 4 %-ной распашки земель бассейна. В бассейне р. Иркут животноводческая нагрузка по поголовью КРС достигает 2,21 усл. гол/км2. В бассейне р. Уда - пониженный уровень сельскохозяйственной нагрузки, составляющий по поголовью скота - 1,7 усл. гол./км2, по распаханности земель -4%. В бассейне рек средней части оз. Байкал антропогенная нагрузка сформировалась за счет экстенсивного ведения хозяйства прошлых лет. В бассейнах левых притоков рр. Ангара и Витим сельскохозяйственная нагрузка - очень низкая.

Результаты оценки совокупной антропогенной нагрузки по параметрам площадного воздействия составили основу ранжирования речных бассейнов РБ (рисунок 3).

совокупной антропогенной нагрузки

Однако наибольшее загрязнение водные объекты республики испытывают от точечного воздействия сосредоточенных сбросов сточных вод. Общая масса ЗВ, поступающих в водные объекты, достигает 35 тыс. т в год. Минимальный объем сброса ЗВ за период с 2005 г. регистрировался в 2009 г. и составлял 23,6 тыс. т. Наибольшая масса ЗВ поступает в водные объекты бассейна оз. Байкал, при этом наблюдается тенденция увеличения сброса ЗВ в основном за счет карьерных вод ОАО

«Тугнуйский угольный разрез». В структуре сброса загрязненных сточных вод в водотоки и водоемы до 90 % приходится на долю предприятий ЖКХ. Тенденция увеличения содержания в сточных водах биогенных элементов фосфорной и азотной групп свидетельствует об ухудшении степени очистки на устаревших очистных сооружениях республики.

Расчет нагрузки сточными водами по отношению объема сточных вод к расходу реки показал, что наибольшую нагрузку испытывают самые малые реки - рр. Кяхтинка (41,6 %), Зун-Холбо (35,1 %), Тугнуй (15,8 %), Модонкуль (6,6 %), Таловка (2,7 %). Объективно данный факт подтверждается оценкой качества воды рр. Кяхтинка и Модонкуль по гидрохимическим показателям (класс ЗБ «очень загрязненное» или 4А «грязное»).

Вместе с тем, объемы сбрасываемых в водотоки сточных вод не дают достаточно полного представления об интенсивности нагрузок, поскольку не учитывают характер и уровень загрязненности стоков. Поэтому была проведена оценка нагрузки на реки ЗВ сточных вод путем определения отношения массы ЗВ в составе сточных вод к среднегодовому стоку реки в этом створе. Для оценки антропогенной нагрузки по всему спектру ЗВ рассчитывалась суммарная антропогенная нагрузка ЗВ. При этом проводилось сравнение нагрузки от точечных источников загрязнения на реки, расположенные в различных природных зонах, отличающиеся водным стоком и качеством принимаемых сточных вод. Анализ воздействия ЗВ показывает, что рр. Тугнуй и Зун-Холбо отличает высокий уровень загрязнения, характерный для горнопромышленного производства (рисунок 4 а, б). Реки Модонкуль, Кяхтинка, Таловка и Цаган-Гол принимают недостаточно-очищенные стоки объектов ЖКХ и характеризуются максимальной нагрузкой поллютантами, типичными для коммунальных стоков (рисунок 5 а, б).

а) б)

Рисунок 4 - Сопоставление нагрузки на рр. Тугнуй, Зун-Холбо в сравнении с р. Селенга: а) взвешенными веществами, сульфатами, хлоридами; б) железом общим, медью, цинком, никелем

Анализ нагрузки на водные объекты ЗВ сточных вод позволил выявить проблемные водотоки, провести их ранжирование по уровню и специфике хозяйственного воздействия. В первую группу вошли реки, испытывающие антропогенную нагрузку сточными водами горнодобывающей промышленности. Во вторую группу включено 15 водотоков, постоянная нагрузка которых связана с ЗВ коммунальных стоков. Единственным представителем третьей группы является оз. Гусиное, испытывающее тепловое воздействие сточных вод ГРЭС.

а) б)

Рисунок 5 - Сопоставление нагрузки на рр. Модонкуль, Кяхтинка в сравнении с р. Селенга: а) БПК5 взвешенными веществами, сульфатами, хлоридами; б) биогенными веществами фосфорной и азотной групп

В ходе определения интенсивности антропогенной нагрузки для визуализации источников загрязнения по течению реки, изменения качества воды по направлению от истока к устью были созданы линейные схемы основных речных бассейнов (рисунок 6).

Рисунок 6 - Линейная схема р. Селенги на участке от границы с Монголией до г. Улан-Удэ

Предлагаемый алгоритм анализа и оценки геоэкологических условий водопользования в речных бассейнах с применением ГИС-технологий является информационной основой для зонирования территории Республики Бурятия по целевому использованию водных ресурсов, разработки системы приоритетных мероприятий по охране и восстановлению водных объектов, реализации экологически ориентированного управления водными ресурсами.

В ходе выполнения диссертационной работы был разработан алгоритм анализа и оценки геоэкологических условий водопользования, представляющий собой совокупность действий, операций и процедур, направленный на совершенствование использования водных ресурсов в современных условиях экологизации экономики и информатизации водохозяйственной деятельности (рисунок 7).

| Этапы | Процедуры Действия и операции

■ ¡ —'

1. Изучение речных бассейнов

2. Создание ГИС водопользования

3. Инвентаризация водопользователей и водных объектов

4. Создание базы данных водопользования

1. Сбор информации о ф»иико-геогрэфическом и социально-экономическом положении речных бассейнов, структуре производственной деятельности, основных направлениях хозяйственного использования водных ресурсов.

¡1. Подготовка топографической основы территории. 2. Установка программного обеспечении.

1. Выделение речных бассейнов и водохозяйственных участков.

2. Инвентаризация и локализация на толооснову водопользователей, водохозяйственных объектов, пунктов мониторинга и т.п.

11. Наполнение таблиц атрибутов водопользователей и водохозяйственных обьектов {обьйм забора (изьятня) водных ресурсов, обьем сброса сточных в том числе дренажиьи вод и т.п.).

2. Разработка системы запросов к базе данных для интерактивной работы с ГИС

5. Природно-хозяйственное районирование территории

1. Анализ природных условий формирования водных ресурсов и социально-экономической организации водопользования.

2. Группировка речных бассейнов по сходству социолриродной ситуации водопользования и разработка общей типологии природно-хозяйственных районов.

3. Составление карты природно-хозяйственного районирования

6. Ранжирование речных бассейнов и водных объектов по интенсивности совокупной антропогенной нагрузки

1. Определение видов антропогенной нагрузки на водные объекты и речные бассейны по целевому использованию водных ресурсов.

2. Расчет интенсивности антропогенной нагрузки и характера загрязняющих веществ ло водам водопользования.

3. Выявление проблемных водных объектов и источников антропогенного воздействия, дифференциация речных бассейнов.

4. Составление карты ранжирования речных бассейнов и водных объектов по интенсивности антропогенной нагрузки

7. Зонирование территории по целевому использованию водных ресурсов

11. Определение главных проблем в речных бассейнах.

2. Группировка речных бассейнов по сходству проблем водопользования н разработка общей типологии зон целевого использования водных ресурсов.

3. Составление карты зонирования территории по целевому использованию водных ресурсов

8. Разработка системы мероприятий по приоритетным направлениям оптимизации целевого водопользо вания в речных бассейнах

1. Анализ водохозяйственной ситуации в выделенных зонах.

2. Разработка мероприятий общесистемного характера.

3. Разработка природоохранных мероприятий.

4. Разработка организационных мероприятий.

5. Разработка научно-исследовательских мероприятии.

Рисунок 7 - Алгоритм анализа и оценки геоэкологических условий водопользования в речных бассейнах

Поэтапное осуществление природно-хозяйственного районирования, ранжирования речных бассейнов и водных объектов по интенсивности антропогенной нагрузки позволило с помощью метода геоинформационной обработки (наложения) цифровых слоев определить зоны целевого использования водных ресурсов РБ. Выделенные зоны следует рассматривать в едином ключе территориального планирования водохозяйственной деятельности, обеспечения устойчивого и безопасного водопользования муниципальных образований речных бассейнов (рисунок 8).

нию водных ресурсов

Прибайкальская зона регламентированного водопользования. Включает в себя бассейны рр. Иркут, Селенга в нижнем течении, южной и средней части оз. Байкал. Объединение бассейнов в одну зону обусловлено высоким экологическим статусом оз. Байкал. Бассейн р. Иркут включен в данную зону, поскольку на его территории функционирует Тункинский национальный парк, приуроченный к одноименной котловине, являющейся частью Байкальской рифтовой зоны.

Основные водоохранные мероприятия в зоне связаны с сохранением экологической системы оз. Байкал и предотвращением негативного воздействия хозяйственной иной деятельности на ее состояние, а также с гарантированным обеспечением населения и экономики водными ресурсами питьевого качества; техническим перевооружением и

реконструкцией существующих систем водоотведения с использованием передовых инновационных технологий обезвреживания стоков; рационализацией водопользования; определением фактической рекреационной нагрузки на водные объекты и водосборы; мониторингом прибрежных территорий и акваторий в целях оперативного выявления признаков евтрофикации водотоков и водоемов; организацией современных туристических комплексов с развитой инженерной инфраструктурой и минимизацией негативного воздействия «дикого», неорганизованного туризма.

Центральная зона многоцелевого водопользования охватывает бассейн р. Селенга в среднем течении. Интенсивный характер водопользования предопределяет наибольший уровень загрязнения природных вод бассейна, обуславливая обширный перечень водохозяйственных и водоохранных мероприятий, включая, например, модернизацию очистных сооружений с использованием новейших технологий очистки и оборудования; сокращение нерационального потребления за счет широкого внедрения современных приборов по учету воды, новой санитарной техники, уменьшения потерь в инженерных сетях; организацию учета диффузного стока с хозяйственно освоенных территорий; оценку влияния вырубки лесов на гидрологические режимы рек, формирование поверхностного и подземного стока; комплексное исследование влияния Гусиноозерской ГРЭС и загрязненных сточных вод г. Гусиноозерска на гидролого-гидрохимические режимы оз. Гусиного; разработку имитационных моделей последствий территориального перераспределения стока водных объектов бассейна р. Селенги.

Юго-Восточная зона сельскохозяйственного водопользования характеризуется преимущественным использованием водных ресурсов в сельскохозяйственных целях, незначительными объемами хозяйственно-питьевого водопотребления, сезонным водозабором на нужды орошения. В условиях планируемой интенсификации сельскохозяйственного производства особое внимание следует обратить на возможное в перспективе избыточное изъятие воды из рек, особенно в периоды маловодья.

К числу водоохранных мероприятий можно отнести разработку и реализацию программ восстановления водных объектов (особенно малых и самых малых водотоков) и антропогенно-нарушенных водосборов, в первую очередь рр. Кяхтинка, Модонкуль и др.; поэтапное сокращение объемов сброса загрязненных сточных вод; развитие эффективных систем централизованного водоснабжения и водоотведения; повышение экологической безопасности инженерно-технических средств и технологий сельского хозяйства; организацию мониторинга изменения речного стока в степной зоне под влиянием сельскохозяйственной деятельности; организацию учета и сокращение диффузного стока с хозяйственно освоенных территорий; строгое нормирование и контроль

внесения химических препаратов, удобрений и других опасных веществ, обеспечение их экологически безопасного складирования и хранения; оценку влияния вырубки лесов на гидрологические режимы рек, формирование поверхностного и подземного стока; разработку имитационных математических моделей распространения загрязняющих веществ от точечных и диффузных источников; модернизацию оросительных систем с внедрением передовых технологий, рационализацией и учетом забора воды на орошение сельскохозяйственных угодий; исследование влияния угледобывающей промышленности на водные объекты и водосборные площади рр. Тугнуй, Сухара, Хипок.

Северо-Восточная зона промышленного (транспортного) водопользования включает в себя бассейны рек северной части оз. Байкал и участок р. Витим от в/п Спицино до г. Бодайбо. Здесь пролегает Байкало-Амурская магистраль (БАМ). Программой развития РБ Северо-Бай-кальский район рассматривается как зона развития туризма с природно-экологическим, лечебно- и спортивно-оздоровительным направлением. К основным водоохранным мероприятиям можно причислить повышение доли легитимного водопользования; скорейшую реконструкцию очистных сооружений; рационализацию использования водных ресурсов за счет оснащенности контрольно-измерительными приборами.

Периферийная зона промышленного водопользования включает в себя бассейны левых притоков р. Ангара и верхнее течение р. Витим, где водопользование обусловлено деятельностью старательских артелей и рудников по добыче золота. Проблемы водопользования связаны, прежде всего, с негативными экологическими последствиями деятельности предприятий горнодобывающей промышленности (загрязнение рек тяжелыми металлами, деформация русел и др.), требующими комплексного анализа воздействия добычи россыпного и рудного золота на экосистемы речных бассейнов; а также необходимостью строительства водозаборных скважин и развития эффективных систем централизованного водоснабжения и водоотведения.

Основные выводы:

1. Установлено, что геоэкологические условия водопользования в речных бассейнах Республики Бурятия определяются комплексным воздействием природных и антропогенных факторов. Из числа природных факторов формирование водных ресурсов зависит от геологического строения, орографических условий, климатических особенностей и химического состава вод, ландшафтной дифференциации. К антропогенным факторам, оказывающим значительное воздействие на водные объекты и речные бассейны, следует отнести отраслевую специфику хозяйства региона (ЖКХ, горнодобывающая промышленность и теплоэнергетика, сельское хозяйство и рекреация).

2. Выявлены пространственные особенности организации водопользования на территории РБ. Сельскохозяйственное водопользование локализовано преимущественно в степных и лесостепных южных и юго-восточных районах республики с более благоприятными агроклиматическими условиями; рекреационное, сконцентрированное вдоль побережья оз. Байкал, обусловлено особым экологическим статусом БПТ; промышленное и коммунальное характеризуется неравномерностью распределения и выраженным доминирующим центром в бассейне р. Селенга в среднем течении.

3. В результате проведенного на основе бассейнового подхода при-родно-хозяйственного районирования Республики Бурятия выделено 13 районов, отличающихся территориально-отраслевой структурой использования водных ресурсов.

4. Определена интегральная антропогенная нагрузка на речные бассейны и водные объекты Республики Бурятия по параметрам площадного и точечного воздействия. Выполненное ранжирование речных бассейнов по интенсивности совокупной антропогенной нагрузки позволило установить, что наибольшую степень демографического, промышленного, сельскохозяйственного воздействия испытывает бассейн р. Селенга в среднем течении. Очень низкий уровень воздействия — в периферийных речных бассейнах с суровыми климатическими условиями, неразвитой транспортной инфраструктурой, слаборазвитой экономикой.

Проведенное ранжирование водотоков по интенсивности и характеру нагрузки показывает, что среди самых малых водотоков максимальную нагрузку загрязняющими веществами сточных вод испытывают (в порядке убывания) р. Кяхтинка, Зун-Холбо, Таловка, Цаган-Гол; среди малых рек - р. Модонкуль; из числа средних рек - р. Тугнуй.

5. Зонирование РБ по целевому использованию водных ресурсов, учитывающее действующие экологические ограничения хозяйственной деятельности, условия формирования водных ресурсов и специфику использования водных объектов, направлено на разработку системы (комплекса) мероприятий по обеспечению устойчивого и безопасного водопользования в речных бассейнах, снижению всех видов антропогенной нагрузки, поддержанию качества природных вод.

6. Предложенный алгоритм анализа и оценки геоэкологических условий водопользования с применением ГИС-технологий, обеспечивающий пространственный анализ использования водных ресурсов и оценку совокупного антропогенного воздействия на речные бассейны и водные объекты, может быть использован и в других регионах в качестве информационного средства поддержки принятия решений, принимаемых в водохозяйственной отрасли.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации:

В том числе в журналах ВАК— 4 статьи:

1. Цибудеева, Д.Ц. Ретроспективный анализ состояния системы водопользования на территории Республики Бурятия / Д.Ц. Цибудеева, B.C. Молотов, К.Ш. Шагжиев // Вестник Бурятского государственного университета.-2012.-№4.-С. 78-84.

2. Цибудеева, Д.Ц. Оценка структуры водопользования в республике Бурятия в контексте устойчивого природопользования / Д.Ц. Цибудеева, B.C. Молотов, A.B. Молотова // Вестник Бурятского государственного университета. - 2012. - № 4. - С. 74-77.

3. Цибудеева, Д.Ц. Изменения гидрохимических показателей качества вод Республики Бурятия в территориальном разрезе // Д.Ц. Цибудеева, B.C. Молотов // Вестник Восточно-Сибирского государственного технологического университета. - 2011. - № 4. - С. 107-111.

4. Цибудеева Д.Ц. Оценка антропогенной нагрузки на водосборные территории речных бассейнов республики Бурятия / Д.Ц. Цибудеева, И.Д. Рыбкина // Мир науки, культуры, образования. - 2014. -№ 2. - С. 405-410.

В сборниках докладов международных и российских конференций:

5. Цибудеева Д.Ц. Вопросы экологического нормирования водопользования в Байкальском регионе / Д.Ц. Цибудеева, B.C. Молотов // Использование и охрана природных ресурсов в России. Научно-информационный и проблемно-аналитический бюллетень. — 2011. - №2. — С. 17-22.

6. Цибудеева, Д.Ц. Нормативная база и перспективы производства бутилированной воды в Бурятии / Д.Ц. Цибудеева // Материалы I Международной научно-практической конференции. — Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2009-С. 59-61.

7. Цибудеева, Д.Ц. Разработка нормативов допустимого воздействия по бассейнам рек Селенга, южной, средней и северной части озера Байкал: проблемы методического обеспечения / Д.Ц. Цибудеева, B.C. Молотов // Сборник научных трудов. Серия: Биотехнология. Выпуск 17. — Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010 - С. 260-264.

8. Цибудеева, Д.Ц. Геоэкологическая характеристика водопользования Республики Бурятия / Д.Ц. Цибудеева, B.C. Молотов // Научная конференция преподавателей, научных работников и аспирантов, посвященная 310-летию инженерного образования в России (г. Улан-Удэ, 2011 г.) // Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2011. - С. 98-107.

9. Цибудеева, Д.Ц. Геоэкологический мониторинг состояния водопользования в бассейне р. Чикой на территории Республики Бурятия / Ма-terialy VIII Miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji "Nauka I inowascja - 2012". Volume 17. Ecología. Rolnictwo. Weterynaria: Przemysl. Nauka I studia — str. 57-62.

10. Цибудеева, Д.Ц. Идентификация источников загрязнения водных объектов на основе ГИС-технологий / Д.Ц. Цибудеева, А.Н. Бешенцев // Региональный отклик окружающей среды на глобальные изменения в Северо-Восточной и Центральной Азии / Материалы Международной научной конференции (г. Иркутск, 17-21 сентября 2012 г.). - Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2012. — Т.2.-С. 259-261.

11. Цибудеева, Д.Ц. Оценка интенсивности сельскохозяйственной нагрузки на речные бассейны Республики Бурятия // Аграрная наука -сельскому хозяйству: сборник статей: в 3 кн. / VIII Международная научно-практическая конференция (6-7 февраля 2013 г.). — Барнаул: РИО АГАУ, 2013. - Кн. 2. - С. 502-504.

12. Цибудеева, Д.Ц. Характеристика водопользования в речных бассейнах Республики Бурятия / Д.Ц. Цибудеева // 12-ая Международная научно-практическая конференция Российского общества экологической экономики «Управление эколого-экономическими системами: взаимодействие власти, бизнеса, науки и общества» (г. Иркутск, 2013 г.) // Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2013. — С. 387-390.

13. Цибудеева, Д.Ц. Оценка экологического состояния малых рек Республики Бурятия / Д.Ц. Цибудеева // Трёшниковские чтения - 2013: материалы Всероссийской научно-практической конференции / под ред. А.И. Золотова, Е.Ю. Анисимовой, Г.В. Винюсевой. - Ульяновск: ФГБОУ ВПО «УлГПУ им. И.Н. Ульянова, 2013. - С. 141-145.

14. Цибудеева, Д.Ц. Геоэкологические условия водопользования в бассейне р. Иркут / Материали за 10-а международна научна практична конференция. «Новината за напреднали наука», 2014. - Том 25. Екология. География и геология. София. «Бял ГРАД-БГ ООД. - С. 46-50.

15. Цибудеева, Д.Ц. Оценка интенсивности антропогенной нагрузки на водные объекты и водосборную территорию бассейна р. Хилок на территории Республики Бурятия / Materialy X mezinarodni vedecko-prakticka konference "Vedecky pokrok na prelomu tysyachalety - 2014". Dil 21. Ecologie. Zemepis a geologie. Fyzika. Vystavba a architektura.: Praha. Publishing House "Education and Science" s.r.o - stran. 41 —45.

16. Цибудеева, Д.Ц. Геоэкологические аспекты рекреационного водопользования в бассейнах рек средней и северной части озера Байкал / Международная научно-практическая конференция «Объекты природного наследия и экотуризм» (г. Улан-Удэ - п. Гремячинск, 2014). М., 2014. -С. 190-195.

17. Цибудеева, Д.Ц. Ранжирование водных объектов Республики Бурятия (РБ) по интенсивности антропогенной нагрузки // Д.Ц. Цибудеева, И.Д. Рыбкина // Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии: труды Всерос. науч. конф. с межд. участием: в 2 т. - Барнаул, 2014. - Т. 2. - С. 299-306.

Подписано в печать 21.10.2014. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,2. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ № 35.

Отпечатано в типографии Изд-ва БНЦ СО РАН 670047 г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6.