Методы и технологии для оценок экологического состояния природно-технических систем с использованием математического и геоинформационного моделирования

Фалейчик, Лариса Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Методы и технологии для оценок экологического состояния природно-технических систем с использованием математического и геоинформационного моделирования
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Методы и технологии для оценок экологического состояния природно-технических систем с использованием математического и геоинформационного моделирования"

На правах рукописи

004600421

Фалейчик Лариса Михайловна

МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ОЦЕНОК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чита-2010

1 ДПР 2010

004600421

Работа выполнена в Институте природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (ИПРЭК СО РАН), ГОУ ВПО «Читинский государственный университет»

Научный руководитель: доктор экономических наук, профессор

Глазырина Ирина Петровна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Костромин Михаил Витальевич

кандидат технических наук Федорова Наталья Владимировна

Ведущая организация:

Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, г. Новосибирск

Защита состоится «23» апреля 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.02 при Читинском государственном университете (г. Чита, ул. Александрово-Заводская, д. 30, ЧитГУ, зал заседаний ученого совета)

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, ученому секретарш совета Д 212.299.02

Факс: (3022) 41-64-44; E-mail: root@chitgu.ra

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета

Автореферат разослан «22» марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд.техн. наук

Шарапов Н.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проявляющаяся сырьевая направленность экономик отдельных регионов России, в том числе и Забайкальского края, развитие которых происходит за счет первоочередного освоения их минерально-сырьевых ресурсов, приводит к существенному увеличению техногенной нагрузки на окружающую среду территории, к ухудшению качества природных сред, что представляет угрозу для безопасности жизнедеятельности на этих территориях. Особенности географического положения, геоморфологических и природно-климатических условий Восточного Забайкалья обусловливают, в частности, высокий потенциал атмосферного загрязнения и крайнюю неустойчивость экосистем (особенно Севера края) к антропогенному воздействию. По этой причине развитие горнодобывающего и топливно-энергетического комплексов и постоянное наращивание транспортной инфраструктуры на территории края для освоения его минеральных и лесных ресурсов, сопровождающиеся вмешательством в функционирование экосистем, ведет к снижению качества геоэкологической среды, условий жизнедеятельности человека.

На современном этапе развития вычислительной техники и информационных технологий наблюдается значительный прогресс в создании и использовании средств обработки, передачи и хранения информации, различным образом организованной и структурированной. Для полноценного анализа ситуации, принятия правильных решений в сфере охраны и сохранения сложных экосистем одной «голой» информации явно недостаточно. Необходимы соответствующие адекватные и надежные способы ее обработки, анализа и представления. Оценка антропогенных воздействий на геоэкосистемы без использования современных методов математического моделирования и ГИС-технологий становится трудноразрешимой задачей.

Работа выполнялась в рамках программ научных исследований Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (ранее ЧИПР СО РАН) таких как: Программа № 5 «Математическое моделирование, информационные технологии и вычислительная техника" по научному направлению 8 "Математическое моделирование», проект 1: «Математическое моделирование природных процессов и анализ влияния антропогенных факторов на экосистемы Забайкалья»; Программа 24.1. «Природные процессы в ландшафтной оболочке Земли и их эволюция с учетом антропогенного воздействия, географической основы сбалансированного развития территорий», Проект 24.1.6. «Потенциал сбалансированного развития районов периферийного типа (на примере Забайкалья)»; Программа 7.12.3. «Структурно-функциональная организация ландшафтов и научные основы рационального природопользования в условиях роста техногенных воздействий», проект 7.12.3.5. «Потенциал сбалансированного развития, экологический анализ состояния и оценка качества экономического роста трансграничных территорий (на примере Забайкалья); Программы СО АН СССР "Сибирь", "Новые поколения вычислительной техники, математическое моделирование и информационные технологии", "Биосферных и экологических исследований" и др., а также в рамках научных исследований по нескольким хоз. договорам.

Кроме того, исследования выполнялись при поддержке грантов: Глобального Экологического Фонда - Грант Global Environment Facility Trust Fund TF028315, (1997-2003), проект «Сохранение Биоразнообразия Российской Федерации"; Российского Гуманитарного Научного Фонда (РГНФ) - проекты: №04-02-00182а «Динамика процессов природопользования и качество экономического роста природно-ресурсного региона», 2004-2006; №07-02-00056а «Воздействие инструментов государственного регулирования на экологическую модернизацию экономики», 2007-2009; № 08-02-12101в «Информационно-

аналитическая система для исследования динамики и качества экономического роста приграничных регионов», 2008-2009.

Работы по данным программам и проектам выполнялись при непосредственном участии автора.

Объект исследования - природные и природно-технические системы (Восточной Сибири).

Предмет исследования - антропогенное воздействие на природную среду и его последствия.

Цель исследования - разработка методов и технологий обработки и использования в среде ГИС многофакторной информации, в т.ч. и результаты сценарных расчетов по математическим моделям, для оценки состояния природных сред и прогноза их изменения в результате природопользования и техногенного воздействия.

Идея работы - комплексное использование математического и геоинформационного моделирования как инструмента геоэкологических исследований с целью прогноза и оценки экологической безопасности.

Для достижения указанных целей были поставлены и решены следующие основные задачи:

• усовершенствовать математическую модель гидродинамики атмосферы над ограниченной территорией со сложным рельефом для учета термических и динамических неоднородностей и разработать алгоритмы и программный комплекс ее численной реализации;

• провести апробацию разработанного программного комплекса для ряда территорий Забайкальского края (Читинской области), в числе которых Чарская котловина, бассейны рек Хилок и Баляга в пределах Байкальской природной территории;

• разработать схему использования геоинформационных технологий для совершенствования методологии сценарного анализа, прогноза и оценки последствий антропогенного вмешательства в природную среду территорий;

• разработать технологию и создать программный модуль, автоматизирующий процессы извлечения из цифровых моделей информации о подстилающей поверхности (рельеф местности и др. характеристики), их обработки и ввода с целью последующего использования в качестве входной информации для численного моделирования последствий техногенного воздействия;

• провести апробацию предложенного подхода и созданного модуля для ряда существующих и проектируемых объектов, в том числе для проектов строительства Бо-гучанской и Мотыгинской ГЭС;

• разработать методику анализа многофакторной информации, основанную на использовании геоинформационных технологий, для оценки последствий природопользования и техногенного воздействия на экосистемы, животный мир (оценка ущерба от строительства железнодорожной линии Нарын-Лугокан), построения и расчета интегральных социо-эколого-экономических индикаторов качества геоэкологической среды.

1. Разработана и реализована в виде программно-аналитического комплекса методология прогноза и оценки состояния природных и природно-технических систем, последствий техногенных воздействий на окружающую среду, основанная на использовании геоинформационных технологий в математическом моделировании локальных атмосферных процессов над ограниченными территориями с неоднородным рельефом. Использование этой методологии для проектов Богучанской и Мо-тыгинской ГЭС позволило дать прогноз изменений микроклимата в результате строительства этих гидротехнических сооружений;

2. Разработано и апробировано ГИС-приложение, предназначенное для построения регулярной прямоугольной расчетной сетки с любым заданным количеством узлов и с любым шагом, в любых единицах измерения, для привязки к ней информации о подстилающей поверхности и подготовки ее для использования в численной модели гидродинамики атмосферы. Данный модуль является эффективным инструментом планирования и проведения численных экспериментов для прогноза воздействия технических сооружений на окружающую среду, позволяет быстро получать информацию разной степени разрешения (с разными количеством узлов и шагами сетки), автоматизируя процессы ее получения, обработки и ввода в модель. Инструментарий модуля автоматизирует и существенно ускоряет и процесс ввода, отображения и анализа результатов моделирования в ГИС;

3. Разработан и реализован в среде ГИС сценарий прогнозной оценки ущерба от техногенного вмешательства в геоэкологическую среду. Предложенный инструментарий был апробирован в задаче прогнозной оценки размеров ущерба животному миру в результате строительства и функционирования проектируемой железнодорожной линии Нарын-Лугокан:

4. Предложен алгоритм построения интегральных социо-эколого-экономических индикаторов качества геоэкологической среды, основанный на использовании аналитических возможностей геоинформационных систем.

Положения, выносимые на защиту:

2. Предложенная методика, основанная на комплексировании результатов геоинформационного и математического моделирования, предназначена для оценки состояния и прогнозирования изменений качества геоэкологической среды в природных и природно-технических системах, а также для выявления степени экологической безопасности проектируемых объектов и возможного ущерба в результате реализации их проектов.

Достоверность результатов проведенных исследований, обоснованность сформулированных в работе научных положений и выводов обеспечена:

- использованием современных методов исследований и технологий,

- использованием в качестве базовых признанной мировой наукой математической модели гидродинамики атмосферы и ее методов реализации,

- большим количеством тестовых расчетов, результаты которых подтверждают адекватность применяемых схем и алгоритмов,

- достаточным количеством вычислительных экспериментов, выполненных при

исследовании природно-технических систем с различными природно-климатическими условиями и уровнями техногенной нагрузки,

- удовлетворительной сходимостью расчетных значений с данными наблюдений: относительная погрешность результатов не превышает 10%,

- апробацией результатов на международных и всероссийских конференциях,

- использованием материалов исследований в инженерно-экологических изысканиях и ОВОС крупных технических проектов.

Личный вклад состоит в постановке целей и задач исследования, разработке алгоритмов и методов решения, их реализации.

Поставленные цели и задачи проведенных исследований соответствуют пунктам 15, 17, 20 и 21 паспорта специальности 25.00.36 «геоэкология».

Практическое значение, апробация и внедрение. Материалы работы вошли в научные монографии «Экология городского водоема» (1998), «Экологические индикаторы качества роста региональной экономики» (2005), Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды в Читинской области за 2004-2005 годы» (2007), в тематические сборники статей, в отчеты по хоз. договорам.

Методология численного моделирования и созданный программный комплекс использовались в исследованиях (совместно с A.A. Фалейчиком) мезометеорологиче-ских процессов и особенностей распространения загрязнений на территориях со сложным рельефом, таких как Чарская и Читино-Ингодинская котловины, для оценки антропогенного влияния на экосистемы рек Байкальского бассейна - Хилок и Баляга, в пределах Байкальской природной территории. Автор участвовала в работах по оценке возможных микроклиматических изменений в рамках экологических экспертиз таких крупных проектов как строительство Шилкинской и Катунской ГЭС.

Предложенные методология и алгоритм оценки влияния природно-технических систем на природную среду окружающих территорий применены в исследованиях, проводимых в рамках экологических экспертиз проектов Богучанской и Мотыгинской ГЭС на Ангаре (совместно с A.A. Фалейчиком и Э.А. Пьяновой). Использование созданного программного модуля позволило существенно сократить сроки выполнения работ. Материалы исследований переданы заказчику.

Результаты исследований по Богучанской ГЭС вошли в «Важнейшие результаты завершенных в 2008 г. фундаментальных исследований ИПРЭК СО РАН».

Результаты приведенных в диссертации исследований по моделированию атмосферных процессов в природно-технических системах Забайкальского края и Нижнего Приангарья могут быть использованы для принятия решений по планированию жилищной, промышленной и рекреационных инфраструктур, выбору технико-эксплуатационных параметров и режимов функционирования технических комплексов, при разработке и проведении различных природоохранных мероприятий.

Предложенный автором геоинформационный подход к оценке состояния геоэкологической среды был использован в задачах оценки а) техногенной нагрузки на окружающую среду территории России и экосистемы Забайкальского края и б) качества жизни населения Забайкальского края.

Разработанная технология оценки техногенного воздействия на природную среду использована в инженерно-экологических изысканиях и разработке системы экологического мониторинга к проекту создания транспортной инфраструктуры юго-востока Забайкальского края, проект ж.д. линии Нарын-Лугокан. Материалы исследований переданы заказчику.

Автор дважды (в 2003 и 2006 гг.) представляла результаты исследований на конкурс в SCGIS (The Society for Conservation GIS) - Международное общество природоохранных ГИС, получала индивидуальные гранты и приглашения на конференции общества, а также и на 23-ю и 26-ю Ежегодные международные конференции пользователей программных продуктов ESRI для выступлений с докладами о проведенных исследованиях. В конкурсе по природоохранной программе «The ESRI Conservation Program» компании ESRI, Inc., США, автор выиграла 2 гранта, по которым в 2003 и 2006 гг. были получены программные продукты компании ArcView 3.3 и ArcEditor 9.2 семейства ArcGIS с дополнительными модулями.

Кроме того, все результаты проведенных исследований неоднократно докладывались на других международных, всесоюзных, всероссийских, региональных и вузовских конференциях (всего более 40), среди которых:

• International Conference on Computational Information Technologies for Environmental Sciences, CITES-2007, Томск, CITES-2009, Красноярск,

• Международная конференция по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды: ENVIROMIS- 2008, VI Международный симпозиум «Контроль и реабилитация окружающей среды: КРОС-2008», XIII, XIV, XVI Рабочие группы «Аэрозоли Сибири», 2006-2009, XIII Международный симпозиум «Оптика Атмосферы и Океана. Физика Атмосферы», 2006, V Международная конференция «Природные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия», 2003 - г. Томск,

• VIII Международная конференция РОЭЭ «Экономическое развитие и окружающая среда: стратегии, модели, инструменты управления», Сочи, 2007,

• IV, V Всероссийские конференции "Актуальные проблемы прикладной математики и механики", посвященные памяти академика А.Ф. Сидорова, 2008-2009, XII, XIII Всероссийские Школы-Семинары "Современные проблемы Математического Моделирования", 2007, XXXVI, XXXVII Всероссийские школы-семинары «Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования», 2008-2009, Абрау-Дюрсо,

• VI, VII, VIII, IX Всероссийские научно-практические конференции «Кулагинские чтения», 2006 - 2009, Чита.

Результаты исследований и опыт, приобретенный в процессе их выполнения, используются автором в учебном процессе и дипломном проектировании студентов специальности прикладная информатика в Читинском государственном университете.

Для решения поставленных задач были использованы методы математического моделирования атмосферных процессов, численные методы, геоинформационное и ма-тематико-картографическое моделирование.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 70 работ, из них: 6 статей в реферируемых журналах, разделы в 2 монографиях, 10 статей в научных сборниках. Есть рукописные работы (научные отчеты по госбюджетным и хоздоговорным темам).

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы из 183 наименований. Общий объем работы - 200 страниц, в том числе: 1 таблица, 54 рисунка и 7 приложений.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю д.э.н. И.П. Глазыриной, д.т.н. В.П. Мязину и Д.М. Шестерневу за высказанные замечания, ценные советы и консультации, к.ф.-м.н. A.A. Фалейчику и Е.А. Цветовой, Э.А. Пьяновой и Е.А. Клевакиной за постоянную поддержку и внимание, неоценимую помощь, консультации по содержанию и оформлению работы; д.г.-м.н. Б.Н. Абрамову и к.г.н. И.Е. Михееву за внимание и ценные советы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Для больших городов и промышленных регионов одной из актуальных задач является прогноз распространения загрязняющих веществ в атмосфере. Кроме того, что автотранспорт и действующие промышленные и горнодобывающие предприятия своими выбросами и отходами производства постоянно оказывают негативное влияние на окружающую среду, возможны и разовые выбросы больших объемов загрязнений вследствие аварий и природных катаклизмов.

Проблемам изучения и оценки негативных изменений природной среды, ведущих к нарушению структуры и функционирования геосистем и/или их отдельных компонентов и вызывающих социальные, экономические и др. последствия, посвящены работы многих российских и зарубежных исследователей. Большой вклад в решение этих проблем внесли отечественные ученые: М.И. Агошков, Т.А. Акимова, Б.И. Кочуров, К.Г. Леви, З.Г. Мирзеханова, М.Е. Певзнер, Н.Ф. Реймерс, Б.Г. Саксин, В.В. Селютин, Ю.Б. Тржцинский, а также забайкальские ученые П.Б. Авдеев, В.Н. Заслоновский, В.П. Мязин, Ю.П. Овешников, Н.М. Шарапов, Д.М. Шестернев и др.

Другая, не менее актуальная задача, - прогноз и оценка возможных экологических последствий техногенного вмешательства в природную среду территории в связи с добычей полезных ископаемых, особенно открытым способом, или возведением на ней крупных промышленных объектов, которые, по сути, являются источниками локальных возмущений в состоянии окружающей среды территории. Появление отвалов горных пород, хвостохранилищ, водохранилищ ГЭС вносит локальные изменения практически во все компоненты геоэкологической среды. Трансформируются ландшафты, гидрологический режим рек и грунтовых вод, почвы, климат, флора и фауна и т.д. Меняется не просто рельеф местности, но и такие характеристики поверхности, как альбедо, шероховатость. Значительно изменяется радиационный баланс. В зимнее время незамерзающая полынья в нижнем бьефе плотины становится дополнительным источником тепла и влаги. С точки зрения математического моделирования, изменения характеристик подстилающей поверхности учитываются на уровне соответствующих изменений входных параметров модели.

Математическим моделированием в задачах экологии в разные годы занимались А.Е. Алоян, В.К. Аргучинцев, A.B. Аргучинцева, A.A. Бакланов, М.Е. Берлянд, Ю.А. Израэль, Г.И. Марчук, A.C. Монин, В.В. Пененко, Е.А. Цветова, A.M. Яглом и др.

В современных научных исследованиях уделяется внимание и взаимосвязи ГИС-технологий с задачами экологического моделирования: исследованиями в этой области занимаются J.K. Berry, M.F. Goodchild, J. Harris, D.R. Maidment, J.H. Novak, R.A. Pielke, A.A. Половянов, Ф.А. Сурков и др. Однако, в русскоязычной научной литературе, к сожалению, сравнительно мало публикаций об интеграции математического моделирования и ГИС, в частности, в задачах гидродинамики атмосферных процессов.

Рассматриваемые в работе технические и техногенные сооружения связаны с природно-техническими системами (ПТС) Забайкальского края (рис. 1) и Нижнего Приангарья. Их описанию посвящена вторая глава диссертации. Методология исследо-

ваний изложена в третьей главе, а описание проведенных исследований и их результаты представлены в четвертой главе диссертации.

Кроме того, в диссертационной работе освещаются некоторые аспекты использования функциональных возможностей геоинформационных систем и предлагаются технологии усвоения всей доступной информации, в том числе и результатов сценарных расчетов по математическим моделям, для подготовки информационно-аналитических материалов, необходимых для принятия управленческих решений по оценке состояния и прогнозу изменения качества геоэкологической среды.

Рис. 1. Объекты исследования в Забайкальском крае и их территориальная иерархия

Выносимые на защиту научные положения и их обоснование.

1. Использование разработанного программного комплекса численной реализации вариантов трехмерной мезомасштабной модели гидродинамики атмосферы, включающего специализированные блоки подготовки входной информации о характеристиках рельефа и микроклимата территорий, визуализации и анализа результатов моделирования, позволяет оценивать и прогнозировать изменения качества атмосферы в областях со сложным рельефом. Основой используемой в работе математической модели служит один из вариантов трехмерных мезомасштабных моделей гидродинамики атмосферы, разработанных ранее в ВЦ СО АН СССР (В.В. Пененко, А.Е. Алоян и др.). Модель была модифицирована для исследования гидрометеорологического режима атмосферы промышленных районов, типичных для условий Восточной Сибири (A.A. Фалейчик, JI.M. Фалейчик). В модели представлены механизмы формирования структуры локальных циркуляций, вызываемых орографическими (сложный горный рельеф) и термическими неоднород-ностями (температура, влажность и т.п.) подстилающей поверхности. Термическая неоднородность обусловлена разной инсоляцией элементов рельефа, наличием на территории крупных водных объектов (озера, водохранилища, реки), не тающих летом наледей и не замерзающих зимой полыней гидро- и теплоэлектростанций.

Главная часть математической модели представляет собой систему уравнений в частных производных для основных полей метеоэлементов (компонент вектора скорости ветра, потенциальной температуры, удельной влажности и давления), описывающих основные динамические процессы в пограничном слое атмосферы. В качестве начальных условий используются нулевые значения возмущений всех метеоэлементов.

Область интегрирования системы - «прямоугольный параллелепипед» с криволинейной нижней гранью, задаваемой функцией, описывающей рельеф местности. Условия на верхней границе области - затухание возмущений метеоэлементов на достаточ-

ПТС Забайкальского края

но большой высоте. На боковых границах - граничное условие Неймана. Влияние орографических и термических неоднородностей подстилающей поверхности области интегрирования учитывается в краевых условиях на ее нижней границе, получаемых с использованием модели приземного слоя.

Для моделирования распространения загрязнения в атмосфере к основным уравнениям модели добавляется уравнение переноса пассивной примеси и задаются соответствующие начальные и граничные условия.

Для решения системы уравнений данной модели с начальными и краевыми условиями была создана численная модель, реализованная в виде программного комплекса (рис. 2). Алгоритмы численной реализации основаны на использовании конечно-разностных и итерационных методов. Разностные схемы для системы уравнений модели строились на базе интегрального тождества, для его дискретизации по времени использовался метод расщепления по физическим процессам. Дробные шаги и схемы аппроксимации выбирались так, что на каждом временном шаге задача выполнялась в два этапа: этап переноса и турбулентного обмена и этап согласования метеополей.

Рис. 2. Схема программного комплекса для численного моделирования

Учет рельефа осуществляется с помощью метода фиктивных областей. Использование этого метода позволяет достаточно просто менять в модели данные о рельефе подстилающей поверхности, что делает модель почти универсальной для изучения атмосферных процессов в областях со сложным рельефом.

Численное моделирование основано на использовании сценарного подхода. Для каждого времени года в соответствии с климатическими характеристиками исследуемой территории подбором значений конкретного набора параметров модели (стратификация, температура фоновой атмосферы и т.п.) формируются типичные сценарии развития циркуляции атмосферы над исследуемой территорией. Тем самым моделируется суточный ход метеоэлементов (температура, влажность, компоненты скорости ветра) для конкретных суток зимнего, летнего и осеннего/весеннего сезонов, как следствие суточного движения Солнца и неравномерного поступления прямой солнечной радиации на различно ориентированные склоны подстилающей поверхности. Изменяя параметры модели, несложно получить достаточно широкий набор ситуаций, характерных для каждого сезона.

Оценка влияния технических комплексов - источников локальных возмущений -на природную среду (атмосферу, в частности) окружающей территории осуществляется сравнением результатов «параллельных» сценарных расчетов, когда вычислительные эксперименты ведутся по каждому сценарию в двух вариантах: один - с источником возмущений, второй - без источника.

Программный комплекс прошел апробацию на большом количестве тестовых примеров. Адекватность применяемых схем и алгоритмов подтверждены результатами тестовых расчетов. В исследованиях по конкретным объектам на основе имеющихся данных регулярных наблюдений сети метеостанций Гидрометслужбы производится

настройка программного комплекса так, чтобы относительная погрешность результатов специальных численных экспериментов по сравнению модельных расчетов с данными наблюдений не превышала 10%.

В диссертации представлены результаты исследований по моделированию загрязнения атмосферы территорий Хилокской и Удоканской ПТС (рис. 1).

Хшокская ПТС объединяет экосистему бассейна р. Хилок и промышленный очаг с центром в г. Петровск-Забайкальский, предприятия которого являются основными источниками выбросов в атмосферу. Основной потенциальный источник загрязнения -металлургический завод с принадлежащей ему ТЭЦ.

Установлено, что достаточно сложная вертикальная структура полей ветра, складывающаяся под влиянием рельефа местности в Хилокско-Беклемишевской впадине, может способствовать накоплению атмосферных загрязнений на расстояниях 20 - 40 км от источника выбросов. Радиус зоны влияния источников загрязняющих выбросов г. Петровск-Забайкальский на его окрестности, где концентрация примесей не менее 20% от максимума, колеблется от 8 - 10 км до 20 - 25 км в зависимости от мощности источника, а также направления и скорости фонового потока.

Анализ результатов модельных расчетов позволяет сделать вывод о возможности дальнего переноса значительных количеств атмосферных примесей, особенно не имеющих собственной скорости осаждения: расчеты показали распространение зон высоких концентраций примесей на высоту более ] 000 м (рис. 3). Поэтому крупные источники загрязняющих выбросов в г. Петровск-Забайкальский в период с апреля до октября могут оказывать негативное влияние и на атмосферу бассейна оз. Байкал. С установлением Сибирского антициклона возможности дальнего переноса ограничены.

Н=1500шг^Й1 ■ I, 1500 т

!) 1000III ■ • - ." . 1000 гп

И 500 т ^ . , • • ■ 'ЧГ- ... Ь 5°°ш

приземный -^'ьвг. ~ . 1 приземный

слой ' - •• ' • . • ' , - " сл°й

' ' • • • " V Ь) С)

Рис. 3. Изолинии концентрации «легкой» пыли в 6 ч модельного времени а) - западный фоновый ветер со скоростью 5 м/с, Ь) - фоновая атмосфера неподвижна, с) - восточный фоновый ветер со скоростью 5 м/с

Другим важным объектом диссертационного исследования является Удоканская ПТС. Была выполнена прогнозная оценка уровня загрязнения воздушного бассейна Чарской котловины - природной подсистемы Удоканской ПТС - объектами проектируемого Удоканского промузла. Кроме преодоления чисто вычислительных трудностей, связанных со сложным горным рельефом, важно было проанализировать проблему размещения источников выбросов.

Результаты численного моделирования подтверждают мнение многих исследова-

телей о существенном влиянии местных факторов на условия распространения загрязнения, демонстрируют возможность образования замкнутых циркуляций в межгорных впадинах, что представляет особую опасность накопления загрязнений при неблагоприятных метеоусловиях (рис. 4). Резкая расчлененность рельефа, вызывающая развитие замкнутых циркуляций атмосферы в понижениях рельефа, приведет не только к значительному повышению концентраций загрязнений в пределах отдельных элементов рельефа, но и к существенному изменению оптических свойств атмосферы, загрязнению подстилающей поверхности. Увеличение ядер конденсации за счет частиц пыли, очевидно, приведет к увеличению мощности и продолжительности туманов. Выпадение частиц пыли на снежный покров изменит альбедо подстилающей поверхности. Важно отметить, что локальный характер этого воздействия может привести к существенному изменению микроклимата не только в районе источника загрязнения.

а)

—-—^

1ЩЩ, ! Ц- 11Ц т ш 5 - : " : :

О 5 10 15 20

Рис. 4. Вертикальный разрез полей скорости ветра и концентрации примеси (изолинии) в 12 ч модельного времени для а) - летнего и Ь) - зимнего сценариев

Обнаружена высокая чувствительность размеров зон высокого загрязнения атмосферы к месту и высоте расположения источника выбросов. Возможно, для природно-климатических условий данного района следует проработать вариант размещения крупных источников загрязнения как раз в понижениях рельефа хребта Удокан с целью уменьшения зоны их влияния. Экономия средств на строительстве менее высокой трубы, чем обычно предусматривается для обеспечения хороших условий рассеяния, может быть направлена на применение более совершенных средств очистки выбросов.

В процессе работы по упомянутым проектам выявилась особая значимость рельефа местности, как входного параметра модели, во многом предопределяющего характер локальных циркуляций и распределения загрязнения по территории. При этом подготовка данных о рельефе и других параметров, с ним связанных, является наиболее трудозатратным этапом моделирования.

Рельеф местности и другие характеристики подстилающей поверхности исследуемой области задаются числовыми значениями в узлах регулярной прямоугольной расчетной сетки. Для автоматизации процесса построения расчетной сетки и извлечения из цифровых моделей информации о подстилающей поверхности, привязки к ней результатов моделирования с целью последующих визуализации и анализа под руководством и с участием автора создан программный модуль, реализованный в АгсС18 в виде расширения. В качестве исходных данных о рельефе используются находящиеся в

свободном доступе данные SRTM (Shuttle radar topographic mission) - Радарной топографической съемки 2000 г. Достаточно простой доступ и удовлетворительное для используемой модели разрешение данных определило выбор их в качестве источника информации о рельефе. Для экспорта данных в подходящий для использования в среде ГИС формат использовался открытый программный продукт GlobalMapper.

Анализ результатов численных экспериментов и оценка размеров зоны влияния природно-технических объектов на микроклимат региона проводится в среде ГИС. Сформированные в специальным образом организованный текстовый файл результаты моделирования экспортируются в ГИС, где осуществляется их пространственная привязка и дальнейшее преобразование в тематические векторные и растровые слои. С использованием методов интерполяции строятся поверхности распределений метеоэлементов для каждого сценария, а также поверхности разностей соответствующих метеополей параллельных сценарных расчетов (рис. 5). Разности полей позволяют локализовать зоны существенного влияния исследуемого объекта, определить их размеры и прояснить причины некоторых особенностей распределения метеоэлементов.

Массовая доля пара

изолинии разносте* г/кг

--0.3

--0.1

0.1

- 0.2

- 0.3

-----0.5

- 0.6

Рис. 5. Выделение зон существенного влияния проектируемого водохранилища Мотыгинской ГЭС

Кроме выявления зон значимых изменений в распределении каждого метеоэлемента в отдельности из созданных ранее поверхностей разностей метеополей строятся различные интегральные показатели, учитывающие деформации нескольких метеополей одновременно. На результирующих поверхностях можно определить зоны, в которых будет наблюдаться существенное изменение метеоэлементов в комплексе.

Так как единицы измерения и масштабы значений у всех метеоэлементов разные, то их необходимо нормировать с использованием одной из существующих метрик: все ячейки каждой из построенных поверхностей получают новые значения, определяемые формулой (разным значениям индекса г соответствуют разные метеоэлементы):

где Д] — число, отклонения от которого наиболее интересны, а Д^ — величина разброса значений г-го метеоэлемента. Можно применить нормировку по дисперсиям (Д'2) и математическим ожиданиям (Д|) либо по наилучшим или наихудшим значениям (Д|), а Д, = р'тго. - р'т1П, либо любую другую из существующих. Пересчет растров осуществляется с использованием еще одного созданного в среде Агс018 инструмента.

Весь процесс математико-геоинформационного моделирования, начиная с этапа получения входной информации о подстилающей поверхности до отображения и ана-

лиза результатов, описывается алгоритмом, представленным на схеме !.

Предложенные методология сценарного анализа, прогноза и оценки экологической безопасности природно-технических сооружений и алгоритм ее реализации прошли апробацию при оценке возможного влияния на микроклимат Нижнего Приангарья водохранилищ проектируемых Богучанской и Мотыгинской ГЭС на Ангаре, проведенных в рамках экологических экспертиз этих проектов (совместно с АА. Фалейчиком и Э.А. Пьяновой).

Сравнительный анализ результатов моделирования изменений микроклимата в Нижнем Приангарье позволяет сделать вывод о том, что появление на исследуемой территории водохранилища Богучанской ГЭС окажет заметное влияние на формирование локальных циркуляций, зоны которого будут простираться от берегов водоема на расстояния, сравнимые с максимальной шириной самого водного объекта. Для территорий, удаленных от береговой линии на расстояние 10 и более километров, возможные изменения микроклимата можно охарактеризовать как незначительные. Однако в прибрежной зоне влияние водохранилища будет весьма существенным. В зимний период это, прежде всего, касается районов, которые непосредственно примыкают к нижнему бьефу плотины (рис. 6).

Разности полей основных метеоэлементов на уровне Изолинии разности температурных полей т. у

приземного слоя для зимних условий на уровне приземного слоя (градусы)

Рис. 6. Локализация и размеры зон существенного влияния проектируемого Богучанского водохранилища

При определении зон существенного влияния водохранилищ в дополнение к выводам об общей протяженности этих зон от водохранилища в разные сезоны года предлагаемая технология позволяет представить их детальные пространственные локализацию, конфигурацию и протяженность вдоль водохранилища. Прогнозные оценки влияния водохранилищ на атмосферу позволяют выявить территории, где с большей

вероятностью следует ожидать неблагоприятные изменения природной среды и условий проживания человека.

загрузка необходимых файлов данных БЯТМ; выбор необходимой проекции для данных;

конвертирование данных в один из форматов, используемых в ГИС; экспорт растрового слоя рельефа в формат ОеоТШИ для загрузки в ГИС;

импорт растрового слоя рельефа местности;

задание с помощью инструментов модуля параметров сеточной области: единиц измерения расстояний, шага сетки, проекции, формата ввода координат узлов;

создание текстового файла с координатами узлов сетки; создание из полученного файла точечной темы событий - узлов сетки; загрузка с помощью модуля значений высоты в узлы построенной сетки; конвертирование точечной темы событий в векторный слой узлов сетки; построение по загруженному рельефу поверхностей уклона (функция Slope) и экспозиции склонов (Aspect);

загрузка значений уклона и экспозиции для построенной сетки; выделение узлов построенной сети на водных объектах и создание файла гидрографии;

выделение узлов построенной сети на природно-технических объектах и

создание соответствующих файлов;

экспорт созданных данных в текстовые файлы (ASCII);

чтение созданных в ГИС текстовых файлов с данными о подстилающей поверхности и построение соответствующих двумерных массивов; проведение сценарных расчетов; вывод результатов расчетов в текстовые файлы (ASCII);

загрузка и преобразование с помощью инструмента созданного модуля текстовых файлов с результатами модельных расчетов;

создание на их основе точечных слоев, содержащих значения метеоэлементов в узлах расчетной сетки;

построение из созданных точечных слоев методом интерполяции (Spline) растровых поверхностей распределений метеоэлементов; создание с использованием Калькулятора Растров (Raster Calculator) и отображение поверхностей разностей полей метеоэлементов, соответствующих двум вариантам сценарных расчетов;

создание из растровых поверхностей векторных слоев изолиний (Contour) и построение легенд для их отображения;

построение поверхности расстояний (растр) от водоемов или источников загрязняющих примесей (Distance) либо многослойной буферной зоны вокруг них (Buffer Wizard) для определения зон влияния этих объектов; нормировка полей разностей метеоэлементов и построение на их основе интегрального показателя - поверхности наибольших изменений микроклимата на территории (Калькулятор Растров). Им может служить одна из известных метрик;

использование другого инструментария для всестороннего анализа результатов численного моделирования.

Схема 1. Алгоритм получения и обработки входной информации для численного моделирования, представления и анализа его результатов 15

Антропогенное воздействие вызывает изменения в состоянии геоэкологической среды, проявляющиеся в ее загрязнении, деградации, «техногенном опустынивании». Мерой антропогенного воздействия на окружающую среду, характеризующей его количественную и качественную стороны, служит антропогенная нагрузка. Рассматриваются как отдельные ее индикаторы, так и интегральные, обобщающие несколько отдельных показателей. Рассчитанные на основе имеющейся экономической и экологической информации такие индикаторы могут служить для оценки состояния окружающей среды и экономики стран и регионов, а также для межтерриториальных и временных сравнений.

Автором предлагается методология построения в среде ГИС экологических и эко-лого-экономических индикаторов для оценки состояния геоэкологической среды территории, результатов хозяйственной деятельности человека, прогноза и оценки последствий техногенного воздействия на природные среды. Она основана на использовании методов геоинформационного моделирования и геоэкологического картографирования и заключается в комплексном анализе и агрегировании большого количества показателей для определенного набора объектов - территориальных единиц (регионов, административных районов, населенных пунктов и т.д.) - в их различных сочетаниях, выполняемом с использованием оверлейных процедур (наложения тематических слоев). Суть этого достаточно мощного средства анализа множества разноименных и разнотипных объектов состоит в геометрическом наложении двух или нескольких разноименных слоев (распределений показателей по территории), каждый из которых берется со своим весом. В оверлейных процедурах используются как математические операции и функции, так и логические операции. Преимуществом такого подхода является территориальная конкретность полученных результатов: наглядное представление распределения по территории каждого из исходных и результирующих показателей.

Количество показателей, участвующих в анализе антропогенного воздействия на окружающую среду, не регламентируется. В силу того, что для оверлейных процедур наиболее удобна в использовании растровая модель данных, на основе имеющейся статистической, картографической или др. информации по участвующим в анализе показателям, привязанным к территориальным объектам (странам, областям, районам, населенным пунктам и т.п.), строятся растры, характеризующие их распределение по территории. Построенные растровые слои затем используются в оверлейных процедурах для получения результирующих карт.

Построение растровых слоев осуществляется либо конвертированием векторных слоев данных в растры, либо созданием на их основе поверхностей распределения или плотностей показателей по территории.

Для работы с разного рода показателями, имеющими часто несравнимые напрямую диапазоны значений, используются либо нормирование, либо ранжирование, либо балльная система оценки показателей. В среде ГИС они реализуются с помощью процедуры переклассификации, или интервальной перекодировки, которая группирует значения показателя в растре в классы и каждому классу присваивает новые значения -баллы из разработанной единой для всех используемых слоев шкалы оценок.

В рамках этой технологии возможно использование всей доступной информации с целью подготовки аналитических материалов по оценке состояния и прогнозу изменения качества природной среды, которые необходимы для принятия обоснованных управленческих решений.

Очевидно, что участие регионов в техногенном давлении, оказываемом на природные среды, неодинаково: плотность размещения объектов техногенного воздействия и «объемы» их воздействия очень сильно варьируют. Кроме того, различают фоновые и очаговые антропогенные воздействия на природную среду. Основные очаги техногенного воздействия связаны либо с объектами промышленного производства и находятся в урбанизированных зонах, либо с объектами добывающих отраслей промышленности, в большинстве своем расположенных на значительном удалении от крупных населенных пунктов, что не исключает их негативного воздействия на природные среды удаленных от них территорий. Для анализа распределения антропогенной нагрузки по территории и межтерриториальных сопоставлений строятся как карты антропогенных воздействий на разные природные среды, так и карты воздействий отдельных отраслей человеческой деятельности. Такое представление информации способствует ее визуальному восприятию и более глубокому осмыслению и анализу. Применение интегрированных экологических индикаторов и использование возможностей геоинформационных технологий в аспекте представления подобной информации помогают решению данной задачи.

Показателем техногенного давления, оценивающим вредную для окружающей среды антропогенную нагрузку, может служить удельный показатель объемов загрязнений, приходящихся на единицу площади, который мы определяем как уровень экологической нагрузки на окружающую среду территории. Этот показатель может выступать в роли экологического индикатора, как качества геоэкологической среды, так и качества экономического роста, качества жизни территории. Удельные объемы выбросов (плотности) загрязняющих веществ в атмосферу, сбросов сточных вод, и отходов различного происхождения назовем интенсивностями соответствующих выбросов.

Чтобы учесть неравномерность в распределении отходов и выбросов в границах каждого территориального объекта (ТПС, административный район, территориальный округ, субъект и т.п.), предлагается разделить все источники на фоновые и очаговые, построить по отдельности поверхности плотности выбросов по каждому виду загрязнения и, тем самым выделить зоны существенного воздействия очаговых источников загрязнений. Результатом последующего наложения (суммирования) двух поверхностей (рис. 7: а, б, в) будет поверхность распределения экологической нагрузки на природную среду от соответствующего вида загрязняющих выбросов (рис. 7г). Такой подход позволит для каждой конкретной территории учесть воздействие источников, находящихся вне ее пределов, например, в городах соседних регионов. Кроме того, по этой же схеме можно построить поверхности распределения нагрузки на отдельные компоненты природной среды - воду, воздух, почвы (рис. 7г)., а также построить карту суммарной экологической нагрузки на природную среду в целом (рис. 7д). Для суммирования (наложения) и сопоставления разнородных величин можно использовать нормировку показателей или оценочную балльную шкалу.

В третьей главе диссертационной работы приводится подробный алгоритм, реализующий данный подход. Апробация данного алгоритма была выполнена при обработке статистических данных Федеральной службы государственной статистики. В качестве модельной была выбрана вся территория РФ. Методология исследования и его

результаты опубликованы в работах, представленных под номерами 9, 17 и 21 в приведенном ниже списке публикаций автора.

Рис. 7. Схема оценки распределения экологической нагрузки от отдельных видов загрязнений как на отдельные компоненты природной среды, так и на окружающую

среду в целом

Следует заметить, что этот способ определения интенсивности загрязнений не учитывает трансграничного переноса в воздушной и водных средах, однако позволяет для каждой конкретной территории учесть воздействие источников, находящихся вне ее пределов, в городах соседних регионов. При построении поверхностей плотности нами задаются два параметра - радиус поиска и размер ячейки растра, первый отвечает за степень генерализации данных на поверхности, а второй - за разрешение растра. Поэтому есть возможность варьировать этими параметрами, имитируя распространение загрязнений по территории.

Построенные поверхности плотностей выбросов загрязнений по некоторой территории, давая представление о «фоновом» уровне антропогенного давления и загрязнения природных сред, могут быть использованы и в других задачах, например, при оценке риска здоровью населения этой территории от загрязнения окружающей среды и в других исследованиях социально-экологической направленности.

Для реализации описанного алгоритма или отдельных его этапов можно построить новые или использовать уже имеющиеся математико-картографические модели.

Если используются данные за несколько лет, то с помощью оверлейных процедур можно получить среднюю величину (взвешенную или нет) либо на этапе рассмотрения отдельных показателей (рис. 8а), либо на заключительном этапе (рис. 86).

Все полученные слои и карты вместе с исходной информацией хранятся в созданном в процессе работы геоинформационном каталоге и доступны как для построения и расчета других интегральных индикаторов, так и для использования в других геоэкологических исследованиях.

Результатом выполнения каждого процесса в построенной модели является растровый слой данных, для отображения каждого из которых в модели определена легенда. Тем самым, в процессе выполнения модели получается набор тематических карт, классифицирующих распределение каждого из рассматриваемых показателей по территории края. Полученные слои хранятся в геоинформационном каталоге и их можно использовать не только как промежуточные для построения интегрального показателя, но и как самостоятельные для визуального пространственного анализа территории, они могут быть использованы и для расчетов других показателей.

суммарной экологической нагрузки на природные среды в отдельности или на окружающую среду в целом - б)

Модель можно использовать для других периодов, чтобы проследить динамику в дифференциации территории по рассматриваемым показателям, а также в сравнительном анализе качества геоэкологической среды на других территориях.

Определение пространственной структуры и размеров зоны негативного воздействия проектируемого технического сооружения на такой важный компонент геоэкологической среды, как животный мир, является еще одной задачей, которая эффективно решается с использованием инструментов и возможностей ГИС-технологий.

При строительстве и эксплуатации технических сооружений оказывается значительное негативное воздействие на окружающую среду прилегающей территории, в целом, и на ее животный мир, в частности. Основным антропогенным фактором, оказывающим наибольшее воздействие на природные комплексы территории, будет являться нарушение мест обитания животных. Для оценки ущерба животному миру от реализации технических проектов, в соответствии с «Методикой оценки вреда и исчисления размера ущерба от уничтожения объектов животного мира и нарушения их среды обитания (Приказ Госкомэкологии России от 28.04.2000)», выделяются четыре зоны воздействия на его среду обитания, по каждой из которых и считается прогнозируемый ущерб.

Расчет ущерба животному миру основан на оценке площадей каждого типа угодий в каждой из зон антропогенного воздействия, показателях плотности обитания животных разных видов на различных типах угодий. Провести классификацию угодий в каждой из 4 зон воздействия по каждому из затронутых строительством и эксплуатацией железной дороги районов в отдельности, определить их площади - задача, которую в настоящее время можно эффективно решить только в среде ГИС. Подсчеты площадей, которые до сих проводились вручную с использованием разного рода подручных средств, не отличались точностью, результаты были очень приблизительными.

В диссертации предложена разработанная и опробованная автором технология определения площадей угодий, основанная на использовании ГИС-инструментария. Эта технология значительно повышает точность расчетов экономического ущерба, наносимого животному миру техническими сооружениями. Точность расчетов здесь определяется только точностью используемого картографического материала и точностью его оцифровки.

Для дифференцированной оценки вреда и исчисления ущерба объектам животного мира необходимо знание расположения и пространственного распределения угодий

на исследуемой территории, их классификация по типам, оценка площадей. В рамках созданного ГИС-проекта все местообитания животных в 10-километровой полосе вдоль линии проектируемой дороги подразделялись на три категории местообитания животных: лес, поле, болото. Кроме того, выделялись селитебные зоны (населенные пункты и их окрестности в радиусе 5 км), на территории которых ущерб животному миру не оценивался.

Следуя описанным критериям, был разработан алгоритм расчета площадей каждого типа местообитаний животных в каждой зоне антропогенного воздействия с целью оценки размеров наносимого данным объектом ущерба, по каждому из п затронутых проектом районов. Подробный алгоритм, реализующий данный подход, представлен в третьей главе диссертации. Основные используемые операции этого алгоритма:

- процедуры построения буферов разного радиуса (полосы шириной 100 м, 1 км, 1 км, 3 км) вокруг технического объекта и населенных пунктов для создания Зон прогнозируемого воздействия,

- процедуры Объединение и Вырезание (Merge и Clip из GeoProcessing Wizard) полученных слоев для разбиения всех предварительно расклассифицированных угодий по типам и по зонам воздействия,

- функция вычисления площадей с использованием Field Calculator или QueryBuilder для определения площадей каждого из имеющихся угодий в каждой зоне и каждом районе,

- процедура Summarize для суммирования площадей угодий каждого типа для каждой из 4 зон прогнозируемого воздействия, для каждого из п районов.

Предложенный алгоритм был использован в выполненных с участием автора инженерно-экологических изысканиях, разработке системы экологического мониторинга к проекту создания транспортной инфраструктуры для освоения минерально-сырьевых ресурсов юго-востока Забайкальского края. В рамках данного проекта предусматривается строительство железнодорожной линии Нарын-Лугокан протяженностью более 370 км. Общая площадь, которую планируется занять под строительство железной дороги, составляет около 4 тыс. га. На территории планируемого строительства обитает более 320 видов животных: более 70 видов млекопитающих и более 250 видов птиц.

В рамках этих исследований на основе определенных автором площадей угодий, попадающих в различные зоны воздействия проектируемой железной дороги, был дан прогноз наносимого данным объектом ущерба среде обитания охотничье-промысловых животных на прилегающих к объекту территориях и выполнена его экономическая оценка.

В соответствии с изложенным выше алгоритмом с использованием процедуры буферизации были построены 4 соответствующие названным зонам полосы указанных размеров. Из них были исключены уже освоенные территории вокруг населенных пунктов, где предполагаемое строительство уже не окажет особого негативного влияния на животный мир.

Районы, затронутые воздействием проектируемой ветки, и их количество окончательно определились после построения зон воздействия. Расчеты были проведены по каждому из четырех районов: Борзинскому, Александрово-Заводскому, Газимуро-Заводскому и Сретенскому. На рис. 9 представлены карты угодий рассматриваемых районов, попадающих в зону прогнозируемого воздействия железной дороги, и результаты расчетов площадей каждого вида угодий, по каждой из 4 зон.

По полученным оценкам, суммарный ущерб среде обитания охотничье-промысловых животных, который будет нанесен при строительстве и функционирова-

нии железнодорожной линии Нарын-Лугокан, в стоимостном эквиваленте составит почти 50 млн. руб., а по районам он распределится следующим образом (тыс. руб.): Борзинский - 1 703, Александрово-Заводский - 19 628, Газимуро-Заводский - 24 393,

Рис. 9. Охотничьи угодья районов, попадающие в зоны прогнозируемого воздействия, и площади этих угодий по зонам

Реализация предложенных автором подхода и алгоритма использования ГИС-инструментария для оценки размеров ущерба животному миру в результате техногенного воздействия демонстрируют, на наш взгляд, достаточно высокую их эффективность. Они имеют особую практическую значимость именно на стадии принятия решений по выбору основных характеристик и местоположений проектируемого технического сооружения, так как дают возможность оценить и сравнить возможные варианты как инженерно-технических решений, так и размещения объекта на территории.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является завершенной научно-квалификационной работой, в которой автором исследований предложен комплексный подход по использованию математического и геоинформационного моделирования как метода и инструмента геоэкологических исследований. Основные результаты и выводы выполненной работы:

1. Показано, что представленный программно-аналитический комплекс, вычислительной компонентой которого служит численная модель локальных циркуляций атмосферы, а информационно-аналитической основой для обеспечения модели необходимыми входными данными и интерпретации результатов моделирования - геоинформационная система, предназначен для решения широкого круга задач по оценке антропогенного влияния на атмосферу и ее охраны. Сочетание двух этих компонент создает эффективное средство для решения задач оценки антропогенного влияния на качество окружающей среды и экологической безопасности природно-технических комплексов, в частности, при проведении экологических экспертиз проектных решений. Окончательные результаты численного моделирования представляются в виде, удобном и понятном конечному пользователю, в том числе и в виде карт.

2. Использование комплекса позволяет адекватно оценивать и обоснованно прогнозировать изменения качества геоэкологической среды территорий, вызываемые существующими или проектируемыми инженерно-техническими сооружениями.

3. Разработан и апробирован программный модуль, предназначенный для построения регулярной прямоугольной расчетной сетки с любым заданным количеством узлов

и с любым шагом, в любых единицах измерения, для привязки к ней информации о подстилающей поверхности и подготовки ее для использования в численной модели гидродинамики атмосферы. Модуль предоставляет возможность получать из одного источника информацию разной степени разрешения. Его инструментарий автоматизирует и существенно ускоряет процесс интерпретации и анализа результатов моделирования, что позволяет существенно сократить сроки выполнения работ по разделу ОВОС, касающегося оценки воздействия водохранилищ на микроклимат прилегающих территорий, с нескольких месяцев до нескольких недель, особенно на этапе представления и согласования результатов.

4. Материалы исследований по Богучанской и Мотыгинской ГЭС переданы в НП Центр экологической оценки «Эколайн» и были использованы в рамках ОВОС этих проектов.

5. Предложенный автором способ прогнозной оценки ущерба, наносимого животному миру и его среде обитания строительством и эксплуатацией технических сооружений, апробированный на проекте железнодорожной ветки Нарын-Лугокан, значительно повышает точность расчетов этого ущерба, так как повышается точность определения площадей разного типа угодий, подвергаемых различной степени техногенному воздействию. В этом контексте она зависит только от точности используемого картографического материала и точности его оцифровки.

6. Материалы исследований, полученные с использованием авторских разработок, переданы ООО «Корпорация Инжтрансстрой» и были использованы в разработке системы экологического мониторинга в рамках реализации 1 этапа «Строительство новой линии железной дороги Нарын-Лугокан» инвестиционного проекта «Создание транспортной инфраструктуры для освоения минерально-сырьевых ресурсов юго-востока Читинской области».

7. Предложенная технология анализа многофакторной информации для оценки территории на основе построенных в среде ГИС индикаторов состояния природной среды, степени антропогенного воздействия на нее, а также социально-экономической ситуации на рассматриваемой территории позволяет получить информационную базу для процедуры принятия решений, которая может служить основой прогнозирования и индивидуального, в разрезе административных единиц, планирования социально-экономического развития территории. Геоинформационный подход к оценке негативного антропогенного воздействия загрязняющими выбросами позволяет выявить взаимное влияние территорий и выделить очаги этого воздействия, а также представить результаты анализа в удобном для использования виде.

8. В ходе выполнения каждого из приведенных в работе исследований не только отрабатывались предлагаемые методы и технологии, но и по каждому проекту создавались геоинформационные каталоги, включая персональные базы геоданных (БГД). В них хранится вся используемая в проекте информация: файлы с результатами модельных расчетов, слои топоосновы, вспомогательная информация по модельной территории, а также все построенные в среде ГИС векторные и растровые слои. Все слои объединены в наборы, имеющие общую систему координат. Таким образом, в случае необходимости, достигается возможность провести новую выборку, произвести расчеты с другими параметрами, оперативно подготовить уточняющую информацию, например, по отдельному участку территории, изменить способ отображения результатов и другие возможности. Все полученные в результате изложенных исследований тематические слои (векторные и растровые) оценочных карт могут быть использованы в качестве составляющих компонентов в моделях построе-

ния других интегральных индикаторов состояния геоэкологической среды и оценки территорий.

9. Материалы исследований и авторские технологии используются в учебном процессе и дипломном проектировании в ЧитГУ в рамках курсов «Введение в ГИС» и «Технологии и ПО ГИС» на III и IV курсах специальности «Прикладная информатика».

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих

публикациях:

1. Использование ГИС-технологин и математического моделирования для оценки изменений состояния природной среды под влиянием хозяйственной деятельности человека // Вестник ЧитГУ. - №5 (50). -2008. - С. Л 7-127 (в соавторстве с Э.А. Пьяновой).

2. Regional Nature-Protected Forests as part of a Preservation Strategy for Boreal Forests in the Chita region // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. Kluwer Academic Publisher Group, Netherlands, (2006) 11 : P. 291-295 (в соавторстве с О.Ф. Малых).

3. Лесные пожары в бассейне реки Хилок // География и природные ресурсы. - 2006. - №1. - С. 54-59 (в соавторстве с В.З. Баговой)

4. Экологические индикаторы качества экономического роста // Бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов в России». - М.: НИА-Природа, 2005. - №6. - С. 104111 (в соавторстве с И.П. Глазыриной, А. ван дер Вейном, М.А. Мазневой, Т.В. Филатовой).

5. Математическое моделирование процессов загрязнения атмосферы в районе Удока-

иа // География и природные ресурсы. - 2001. - №3. - С. 114-120 (в соавторстве с A.A. Недешевым и A.A. Фапейчиком).

6. Прогноз обеспеченности запасами угля и территориальная структура его потребления в Читинской области // География и природные ресурсы. - 2001. -№1. - С. 112-117. (в соавторстве с Б.Н. Абрамовым, В.В. Черняховским).

7. Экологические индикаторы качества роста региональной экономики / Под ред. И.П. Глазыриной, И.М. Потравного - М.: НИА-Природа, 2005. - 306 с. (несколько разделов).

8. Математическое моделирование микроклимата и загрязнения воздушного бассейна оз. Ке-нон // раздел в мон. «Экология городского водоема». - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. - С. 227-238 (в соавторстве с A.A. Фалейчиком).

9. Сравнительная оценка экоинтенсивности экономики субъектов РФ // Ресурсная экономика, изменение климата и рациональное природопользование - 2009: сборник материалов международной конференции 1-7 июля 2009 г. / ред. кол.: Е.А. Ваганов и др. - Красноярск: СФУ, 2009. - С. 187-201

10. Applying GIS technologies in the numerical modeling of the atmospheric processes / [Электронный ресурс] // http://neespi.org/web-content/meetings/Krasnoyarsk_2009/ Faleychik_poster.pdf

11. Исследование влияния искусственного водоема на температурные режимы прибрежных территорий // Современные проблемы математического моделирования, серия «Математическое моделирование и современные информационные технологии», вып. 5. - Ростов-на-Дону: изд-во Южного федерального университета, 2007. - с. 239-247 (в соавторстве с Э.А. Пьяновой).

12. О загрязнении атмосферы в бассейне реки Баляга // Научный альманах «В мире науки». -№2.-2003. Чита.-С. 55-58.

13. Оценка микроклиматических изменений с использованием мезомасштабных математических моделей // Моделирование природных систем и задачи оптимального управления. -Новосибирск: ВО «Наука», 1993. - С. 5-18 (в соавторстве с A.A. Фалейчиком).

14. Математическое моделирование природных структур и процессов // Природные ресурсы Забайкалья. - Новосибирск: ОИГГМ СО АН СССР, 1991. - С. 109-127 (в соавторстве с C.B. Винниченко, И.П. Глазыриной, В.В. Мазаловым, A.A. Фалейчиком и др.)

15. Алгоритм численного решения мезометеорологических задач в случае криволинейной области // Математические модели рационального природопользования. - Новосибирск: «Наука», 1989. - С. 14-35 (в соавторстве с А.Е. Алояном и A.A. Фалейчиком).

16. Численное моделирование для оценки изменений режима циркуляции атмосферы при антропогенном вмешательстве в природную среду // серия «Математическое моделирование и современные информационные технологии», вып. 8: Современные проблемы математического моделирования. Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ. - Ростов-на-Дону: изд-во Южного федерального университета, 2009. - С. 393400 (в соавторстве с Э.А. Пьяновой).

17.. Сравнительная оценка экоинтенсивности экономики субъектов РФ // Ресурсная экономика, изменение климата и рациональное природопользование - 2009: сборник материалов международной конференции 1-7 июля 2009 г. / ред. кол.: Е.А. Ваганов и др. - Красноярск: СФУ, 2009. - С. 187-201.

18. Applying GIS technologies in the numerical modeling of the atmospheric processes // International Conference on Computational Information Technologies for Environmental Sciences, CITES 2009, July 11-15, Krasnoyarsk, Russia, Program&Abstracts, SCERT, 2009, Издательство "Томский ЦНТИ". - P. 52.

19. Оценка микроклиматических изменений в зоне строительства крупных промышленных объектов на основе сценарного подхода / Экология, экономика, информатика. XXXVII школа-семинар «Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования»: Материалы конференции, Дюрсо, 7-12 сентября 2009 г. - Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2009. - С. 175-176 (в соавторстве с Э.А. Пьяновой).

20. Предварительная оценка изменений гидротермодинамического режима атмосферы в районе проектируемого водохранилища на р. Ангара // XVI Рабочая группа "Аэрозоли Сибири". 24-27 ноября 2009 г., Томск: Тезисы докладов. - Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2009. - С. 34-35 (в соавторстве с Э.А. Пьяновой).

21. Геоинформационный подход в оценке промышленного загрязнения окружающей среды / Регионы нового освоения: экологические проблемы, пути их решения: материалы межрегион. науч.-практ. конф., Хабаровск, 10 - 12 окт. 2008.: в 2 кн. - Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2008. - кн. 1. - С. 254-258.

22. Использование ГИС в оценке экономического ущерба животному миру при строительстве железной дороги // Регионы нового освоения: экологические проблемы, пути их решения: материалы межрегион, науч.-практ. конф., Хабаровск, 10 - 12 окт. 2008.: в 2 кн. - Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2008. - кн. 1. - С. 259-262 (в соавторстве с И.Е. Михеевым).

23. Моделирование загрязнения атмосферы на территории бассейна р. Хилок // Проблемы развития экономики и социальной сферы. - Материалы 3-ей внутривузовской научно-практической конференции. - Иркутск: изд-во БГУЭП, 2003. - Ч. 1. - С. 120 - 138.

Подписано в печать 18.03.2010 г. Формат 60x84 1/19

Заказ № 25 Тираж 100 экз.

Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Фалейчик, Лариса Михайловна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ НЕГАТИВНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

1.1. Антропогенные воздействия на окружающую среду

1.2. Обобщенные показатели качества геоэкологической среды

1.3. Методология комплексной экологической оценки

1.4. Математическое моделирование в задачах геоэкологии

1.5. Геоинформационные технологии в оценке состояния окружающей среды

1.6. Комплексирование математического и геоинформационного моделирования для исследований и мониторинга окружающей среды.

Выводы к главе 1.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Особенности природных и природно-технических систем Забайкальского края

2.2. Удоканская природно-техническая система

2.3. Хилокская природно-техническая система

2.4. Природно-техническая система Юго-Востока

Забайкальского края

2.5. Природно-техническая система Нижнего Приангарья

Выводы-к главе 2.

3. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Схема разработки программно-аналитического комплекса для задач прогноза и оценки природных и природно-технических систем

3.2. Математическая модель локальных атмосферных процессов, методы ее численной реализации и методология проведения вычислительных экспериментов

3.3. Технология подготовки входных данных для получения динамических характеристик с различной степенью детализации

3.4. Модуль подготовки входной информации для моделирования и представления его результатов

3.5. Анализ результатов численных экспериментов с использованием геоинформационного моделирования

3.6. Схема математико-геоинформационного моделирования для оценки экологической безопасности природно-технических сооружений

3.7. Методология построения интегральных показателей техногенного воздействия на основе геоинформационного моделирования

3.8. Алгоритм прогнозной оценки в среде ГИС воздействия природно-технических систем на окружающую среду

3.9. Сценарий прогнозной оценки негативного воздействия технических объектов на животный мир и его среду обитания

Выводы к главе 3.

4. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ И ПРОЕКТИРУЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ.

4.1. Оценка загрязнения атмосферы Хилокской ПТС

4.2. Оценка загрязнения атмосферы Удоканской ПТС

4.3. Апробация схемы математико-геоинформационного моделирования в задаче прогноза и оценки влияния проектируемого водоема на микроклимат окружающей территории

4.4. Прогнозная оценка негативного воздействия проектируемой железной дороги на животный мир и его среду обитания

4.5. Апробация схемы геоинформационного моделирования в задаче оценки техногенной нагрузки на территорию

Выводы к гл. 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методы и технологии для оценок экологического состояния природно-технических систем с использованием математического и геоинформационного моделирования"

Актуальность работы. Проявляющаяся сырьевая направленность экономик отдельных регионов России, в том числе и Забайкальского края, развитие которых происходит за счет первоочередного освоения их минерально-сырьевых ресурсов, приводит к существенному увеличению техногенной нагрузки на окружающую среду территории, к ухудшению качества природных сред, что представляет угрозу для безопасности жизнедеятельности на этих территориях. Особенности географического положения, геоморфологических и природно-климатических условий Восточного Забайкалья обусловливают, в частности, высокий потенциал атмосферного загрязнения и крайнюю неустойчивость экосистем (особенно Севера края) к антропогенному воздействию. По этой причине развитие горнодобывающего и топливно-энергетического комплексов и постоянное наращивание транспортной инфраструктуры на территории; края для освоения его минеральных и лесных ресурсов, сопровождающиеся вмешательством в функционирование экосистем, ведет к снижению качества геоэкологической среды, условий жизнедеятельности человека.

Актуальность и важность применения математического моделирования в такого рода исследованиях усиливается тем обстоятельством, что их результаты имеют непосредственный практический выход в сферу социальных и экономических отношений современного общества [72].

Работа выполнялась в рамках программ научных исследований Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (ранее ЧИПР СО РАН) таких как:

Программа № 5 «Математическое моделирование, информационные технологии и вычислительная техника" по научному направлению 8 "Математическое моделирование», проект 1: «Математическое моделирование природных процессов и анализ влияния антропогенных факторов на экосистемы Забайкалья»,

Программа 24.1. «Природные процессы в ландшафтной оболочке Земли и их эволюция с учетом антропогенного воздействия, географической основы сбалансированного развития территорий», Проект 24.1.6. «Потенциал сбалансированного развития районов периферийного типа (на примере Забайкалья)»,

Программа 7.12.3. «Структурно-функциональная организация ландшафтов и научные основы рационального природопользования в условиях роста техногенных воздействий», проект 7.12.3.5. «Потенциал сбалансированного развития, экологический анализ состояния и оценка качества экономического роста трансграничных территорий (на примере Забайкалья

Программы СО АН СССР "Сибирь", "Новые поколения вычислительной техники, математическое моделирование и информационные технологии", "Биосферных и экологических исследований" и др., а также в рамках научных исследований по нескольким хоз. договорам.

Кроме того, исследования выполнялись при поддержке грантов:

Глобального Экологического Фонда - Грант Global Environment Facility Trust Fund TF028315, (1997-2003), проект «Сохранение Биоразнообразия Российской Федерации",

Российского Гуманитарного Научного Фонда (РГНФ) - проекты: о №04-02-00182а «Динамика процессов природопользования и качество экономического роста природно-ресурсного региона», 2004-2006, о №07-02-00056а «Воздействие инструментов государственного регулирования на экологическую модернизацию экономики», 2007-2009, о № 08-02-12101в «Информационно-аналитическая система для исследования динамики и качества экономического роста приграничных регионов», 2008-2009.

Работы по данным программам и проектам выполнялись при непосредственном участии автора.

Объект исследования — природные и природно-технические системы (Восточной Сибири).

Предмет исследования — антропогенное воздействие на природную среду и его последствия.

Цель исследования — разработка методов и технологий обработки и использования в среде ГИС многофакторной информации, в т.ч. и результаты сценарных расчетов по математическим моделям, для оценки состояния природных сред и прогноза их изменения в результате природопользования и техногенного воздействия.

Для достижения указанных целей были поставлены и решены следующие основные задачи:

• провести апробацию разработанного программного комплекса для ряда территорий Забайкальского края (Читинской области), в числе которых Чарская и Читино-Ингодинская котловины, бассейны рек Хилок и Баляга в пределах Байкальской природной территории;

• провести апробацию предложенного подхода и созданного модуля для ряда существующих и проектируемых объектов, в том числе для проектов строительства Богучанской и Мотыгинской ГЭС;

Научная новизна и значимость работы. Научная значимость выполненной работы заключается в ее междисциплинарном характере, комплексном использовании возможностей математического моделирования и геоинформационных технологий как метода геоэкологических исследований и инструмента выявления закономерностей взаимодействия природных и природно-технических систем, прогноза и оценки последствий этого взаимодействия, что привело к следующим результатам, содержащим элементы научной новизны. 1. Разработана и реализована в виде программно-аналитического комплекса методология прогноза и оценки состояния природных и природно-технических систем, последствий техногенных воздействий на окружающую среду, основанная на использовании геоинформационных технологий в мат тематическом моделировании локальных атмосферных процессов над ограниченными территориями с неоднородным рельефом. Использование этой методологии для проектов Богучанской и Мотыгинской ГЭС позволило дать прогноз изменений микроклимата в результате строительства этих гидротехнических сооружений;

Положения, выносимые на защиту:

1. Использование разработанного программного комплекса численной реализации вариантов трехмерной мезомаспггабной модели гидродинамики атмосферы, включающего специализированные блоки подготовки входной информации о характеристиках рельефа и микроклимата территорий, визуализации и анализа результатов моделирования, позволяет оценивать и прогнозировать изменения качества атмосферы в областях со сложным рельефом. 2. Предложенная методика, основанная на комплексировании результатов геоинформационного и математического моделирования, предназначена для оценки состояния и прогнозирования изменений качества геоэкологической среды в природных и природно-технических системах, а также для выявления степени экологической безопасности проектируемых объектов и возможного ущерба в результате реализации их проектов.

- использованием современных методов исследований и технологий,

- достаточным количеством вычислительных экспериментов, выполненных при исследовании природно-технических систем с различными природно-климатическими условиями и уровнями техногенной нагрузки,

- апробацией результатов на международных и всероссийских конференциях,

Практическое значение, апробация и внедрение. Материалы работы вошли в научные монографии «Экология городского водоема» (Новосибирск, Изд-во СО РАН, 1998) [139], «Экологические индикаторы качества роста региональной экономики» (2005) [154], Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды в Читинской области за 2004-2005 годы» (2006) [40], в тематические сборники статей [6, 33, 37, 71, 114, 116, 122, 138, 141], в отчеты по хоз. договорам [52, 99, 101, 148, 156].

Методология численного моделирования и созданный программный комплекс использовались в исследованиях мезометеорологических процессов и особенностей распространения загрязнений на территориях со сложным рельефом, таких как Чарская [6, 73, 90, 114, 138, 140] и Читино-Ингодинская [139] котловины, для оценки антропогенного влияния на экосистемы рек Байкальского бассейна — Хилок и Баляга [148 - 150], в пределах Байкальской природной территории. Кроме того, автор участвовала в работах по оценке возможных микроклиматических изменений в рамках экологических экспертиз таких крупных проектов как строительство Шилкинской [156]и Катунской ГЭС [101].

Предложенные методология и алгоритм оценки влияния природно-технических систем на природную среду окружающих территорий были применены в исследованиях, проводимых в рамках экологических экспертиз проектов Богучанской и Мотыгинской ГЭС на Ангаре (совместно с A.A. Фалейчи-ком и Э.А. Пьяновой) [99, 116, 118, 120 - 122, 144 - 146, 166, 167, 180, 181]. Использование созданного программного модуля позволило существенно сократить сроки выполнения работ. Материалы исследований переданы заказчику.

Предложенный автором геоинформационный подход к оценке состояния геоэкологической среды был использован в задачах оценки а) техногенной нагрузки на окружающую среду территории России и экосистемы Забайкальского края [32, 37, 142, 143, 151, 152, 154, 176] и б) качества жизни населения Забайкальского края [147].

Разработанная технология оценки техногенного воздействия на природную среду использована в инженерно-экологических изысканиях и разработке системы экологического мониторинга к проекту создания транспортной инфраструктуры для освоения минерально-сырьевых ресурсов юго-востока Забайкальского края, в рамках которых по каждому из районов Забайкальского края, затронутому реализацией проекта ж.д. линии Нарын-Лугокан, был оценен экономический ущерб, наносимый среде обитания животных [52, 80, 81]. Материалы исследований переданы заказчику.

Автор дважды (в 2003 и 2006 гг.) представляла результаты исследований на конкурс в SCGIS (The Society for Conservation GIS) - Международное общество природоохранных ГИС, получала индивидуальные гранты и приглашения на конференции общества, а также и на 23-ю и 26-ю Ежегодные международные конференции пользователей программных продуктов ESRI для выступлений с докладами о проведенных исследованиях. Участвуя в конкурсе по природоохранной программе компании ESRI, Inc. (Environment Systems Research Institute — Институт исследований систем окружающей среды, США) «The ESRI Conservation Program», автор выиграла 2 гранта, по которым в 2003 и 2006 гг. были получены программные продукты компании Are View 3.3 и ArcEditor 9.2 семейства ArcGIS с дополнительными модулями. В 2002 г. приглашалась оргкомитетом XI International conference IBFRA (Красноярск, 2002), для участия в работе Workshop GOFC "Boreal Forests and environment: local, regional and global scales" и выступления с докладом (индивид, грант).

•XI International conference IBFRA, Workshop GOFC "Boreal Forests and environment: local, regional and global scales", 2002, Международная конференция «Ресурсная экономика, изменение климата и рациональное природопользование - 2009», Красноярск, •Международная конференция по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды: ENVIROMIS- 2008, VI Международный симпозиум «Контроль и реабилитация окружающей среды: КРОС-2008», XIII, XIV, XVI Рабочие группы «Аэрозоли Сибири», 20062009, XIII Международный симпозиум «Оптика Атмосферы и Океана. Физика Атмосферы», 2006, V Международная конференция «Природные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия», 2003 - г. Томск,

•VIII Международная конференция РОЭЭ «Экономическое развитие и окружающая среда: стратегии, модели, инструменты управления», Сочи, 2007, •IV, V Всероссийские конференции "Актуальные проблемы прикладной математики и механики", посвященные памяти академика А.Ф. Сидорова, 20082009, XII, XIII Всероссийские Школы-Семинары "Современные проблемы Математического Моделирования", 2007, XXXVI, XXXVII Всероссийские школы-семинары «Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования», 2008-2009, Абрау-Дюрсо, •VI, VII, VIII, IX Всероссийские научно-практические конференции «Кула-гинские чтения», 2006 — 2009, Чита.

Результаты исследований и опыт, приобретенный в процессе их выполнения, используются автором в учебном процессе и дипломном проектировании студентов в Читинском государственном университете.

Для решения поставленных задач были использованы методы математического моделирования атмосферных процессов, численные методы, геоинформационное и математико-картографическое моделирование.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 70 работ, из них: 6 статей в реферируемых журналах, разделы в 2 монографиях, 10 статей в научных сборниках. Имеются рукописные работы (научные отчеты по госбюджетным и хоздоговорным темам) [52, 73, 100, 114, 148, 99, 155, 156].

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю д.э.н. И.П. Глазыриной, д.т.н. В.П. Мязину и Д.М. Шестерне-ву за высказанные замечания, ценные советы и консультации, к.ф.-м.н. A.A. Фалейчику и Е.А. Цветовой, Э.А. Пьяновой и Е.А. Клевакиной за неоценимую помощь, консультации, постоянную поддержку и внимание при подготовке диссертации; д.г.-м.н. Б.Н. Абрамову и к.г.н. И.Е. Михееву за внимание и ценные советы при подготовке диссертации.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Фалейчик, Лариса Михайловна

Выводы к главе 4

1. Анализ результатов модельных расчетов по загрязнению атмосферы бассейна р. Хилок позволяет сделать вывод о возможности дальнего переноса значительных количеств атмосферных примесей, особенно не имеющих собственной скорости осаждения: распространение зон высоких концентраций примесей на высоту более 1000 м. Поэтому крупные источники загрязняющих выбросов г. Петровск-Забайкальский могут оказывать негативное влияние на атмосферу бассейна оз. Байкал в период с апреля до октября. С установлением Сибирского антициклона возможности дальнего переноса ограничены. Достаточно сложная вертикальная структура полей ветра, складывающаяся под влиянием рельефа местности, может способствовать и накоплению этих примесей на расстояниях 20 — 40 км от источника.

2. Результаты численного моделирования загрязнения воздушного бассейна Чарской котловины подтверждают мнение многих исследователей о существенном влиянии местных факторов на условия распространения загрязнения, демонстрируют возможность образования замкнутых циркуляций в межгорных впадинах, что представляет особую опасность накопления загрязнений при неблагоприятных метеоусловиях. Обнаружена высокая чувствительность размеров зон высокого загрязнения атмосферы к месту и высоте расположения источника выбросов.

3. Показано, что представленная в данной главе вычислительно-информационная технология, вычислительной компонентой которой служит численная модель локальных циркуляций атмосферы, а информационно-аналитической основой для обеспечения модели необходимыми входными данными и интерпретации результатов моделирования — геоинформационная система, предназначена для решения широкого круга задач по оценке антропогенного влияния на атмосферу и ее охраны. Сочетание двух этих компонент создает эффективное средство для решения задач оценки антропогенного влияния на качество окружающей среды и экологической безопасности природно-технических комплексов, в частности, при проведении экологических экспертиз проектных решений.

4. Эта технология позволяет представлять результаты численного моделирования в виде, хорошо известном и понятном конечному пользователю, а именно в виде карт.

5. При определении зон существенного влияния водохранилищ проектируемых Богучанской и Мотыгинской ГЭС на Ангаре в дополнение к выводам об общей протяженности этих зон от водохранилища в разные сезоны года предлагаемая технология позволяет представить их детальные пространственные локализацию, конфигурацию и протяженность вдоль водохранилища.

6. Использование специально разработанного программного модуля позволило существенно сократить сроки выполнения работ по разделу ОВОС, касающегося оценки воздействия водохранилищ на микроклимат прилегающих территорий, с нескольких месяцев до нескольких недель, особенно на этапе представления и согласования результатов. Он эффективно заменяет трудоемкий процесс «извлечения» с бумажных топографических карт информации о подстилающей поверхности области моделирования, автоматизируя процессы ее получения, обработки и ввода в модель, строит регулярную прямоугольную расчетную сетку с любым заданным количеством узлов и с любым шагом, в любых единицах измерения. Модуль предоставляет возможность получать из одного источника информацию разной степени разрешения (с разными количеством узлов и шагами сетки). Его инструментарий автоматизирует и существенно ускоряет процесс интерпретации и анализа результатов моделирования.

7. Предложенный автором геоинформационный сценарий прогнозной оценки ущерба, наносимого животному миру и его среде обитания строительством и эксплуатацией технических сооружений, апробированный на проекте железнодорожной ветки Нарын-Лугокан, значительно повышает точность расчетов этого ущерба, так как повышается точность определения площадей разного типа угодий, подвергаемых различной степени техногенному воздействию. В этом контексте она зависит только от точности используемого картографического материала и точности его оцифровки.

8. Предложенный геоинформационный подход к оценке негативного антропогенного воздействия загрязняющими выбросами позволяет выявить взаимное влияние территорий и выделить очаги этого воздействия, а также представить результаты анализа в удобном для использования виде.

9. В ходе выполнения каждого из приведенных в работе исследований не только отрабатывались предлагаемые методы и технологии, но и по каждому проекту создавался геоинформационный каталог, включающий базы геоданных (БГД). В них хранится вся используемая в проекте информация: файлы с результатами модельных расчетов, слои топоосновы, вспомогательная информация по модельной территории, а также все построенные в среде ГИС векторные и растровые слои. Все слои объединены в наборы, имеющие общую систему координат. Таким образом, разработанная методология и ее техническая реализация позволяют в случае необходимости, провести новую выборку, произвести расчеты с другими параметрами, оперативно подготовить уточняющую информацию, например, по отдельному участку территории, изменить способ отображения результатов, и т.п. Все полученные в результате изложенных исследований тематические слои (векторные и растровые) оценочных карт могут быть использованы в моделях других интегральных индикаторов для геоэкологической оценки территорий и оценки экологической безопасности в качестве составляющих компонентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Показано, что представленный в данной работе вычислительно-информационный комплекс, вычислительной компонентой которого служит численная модель локальных циркуляций атмосферы, а информационно-аналитической основой для обеспечения модели необходимыми входными данными и интерпретации результатов моделирования - геоинформационная система, предназначен для решения широкого круга задач по оценке антропогенного влияния на атмосферу и ее охраны. Сочетание двух этих компонент создает эффективное средство для решения задач оценки антропогенного влияния на качество окружающей среды и экологической безопасности природно-технических комплексов, в частности, при проведении экологических экспертиз проектных решений. Окончательные результаты численного моделирования представляются в виде, удобном и понятном конечному пользователю, в том числе и в виде карт.

3. Разработан и апробирован программный модуль, предназначенный для построения регулярной прямоугольной расчетной сетки с любым заданным количеством узлов и с любым шагом, в любых единицах измерения, для привязки к ней информации о подстилающей поверхности и подготовки ее для использования в численной модели гидродинамики атмосферы. Модуль предоставляет возможность получать из одного источника информацию разной степени разрешения. Его инструментарий автоматизирует и существенно ускоряет процесс интерпретации и анализа результатов моделирования, что позволяет существенно сократить сроки выполнения работ по разделу ОВОС, касающегося оценки воздействия водохранилищ на микроклимат прилегающих территорий, с нескольких месяцев до нескольких недель, особенно на этапе представления и согласования результатов.

4. Материалы исследований по Богучанской и Мотыгинской ГЭС переданы в НП ЦЭО «Эколайн» и были использованы в рамках ОВОС этих проектов.

9. Материалы исследований и авторские технологии используются в учебном процессе ЧитГУ в рамках курсов «Введение в ГИС» и «Технологии и ПО ГИС» на III и IV курсах специальности «Прикладная информатика», в преддипломной практике и дипломном проектировании.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Фалейчик, Лариса Михайловна, Чита

1. Абрамов, Б.Н. Прогноз обеспеченности запасами угля и территориальная структура его потребления в Читинской области / Б.Н. Абрамов, Л.М. Фа-лейчик, В.В. Черняховский // География и природные ресурсы. 2001. - №1. -С. 112- 117.

2. Алексеев, Б.А. Методика использования Интернет-ресурсов для регионального эколого-ландшафтного картирования / Б.А. Алексеев, В.Н. Солнцев, Н.О. Тельнова // Мир экологии. М.: ГЕОС, 2008. - С. 90-99.

3. Алексеев, В.Р. Наледи и сток / В.Р. Алексеев, М.Ш. Фурман. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1976.

4. Алоян, А.Е. Алгоритм численного решения метеорологических задач в случае криволинейной области / А.Е. Алоян, А.А. Фалейчик, Л.М. Фалейчик // Математические методы рационального природопользования. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-е, 1989. - С. 14 - 35.

5. Алоян, А.Е. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды / А.Е. Алоян, В.В. Пененко, В.В. Козодеров // Математическое моделирование. 2005. - т. 2. - С. 279-351.

6. Алоян, А.Е. Моделирование динамики аэрозолей при лесных пожарах // Изв. Рос. акад. наук. Физика атмосферы и океана. 2009. - Т. 45. - № 1. - С. 6275.

7. Алоян, А.Е. Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере / А.Е. Алоян; отв. ред. Г.И. Марчук. — М.: Наука, 2008. -415 с.

8. Алоян, А.Е. Моделирование региональной динамики газовых примесей и аэрозолей / А.Е. Алоян, В.Н. Пискунов // Изв. Рос. акад. наук. Физика атмосферы и океана. 2005. - Т. 41. - № 3. - С. 328-340.

9. Алоян, А.Е. Моделирование физических процессов в атмосфере в условиях сложной орографии / А.Е. Алоян, A.A. Бакланов // Численные методы в задачах физики атмосферы и охраны окружающей среды. — Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1985. С. 29-43.

10. Алоян, А.Е. Применение метода фиктивных областей в задачах численного моделирования вентиляции карьеров / А.Е. Алоян, A.A. Бакланов, В.В. Пе-ненко // Метеорология и гидрология. — 1982. № 7. - С. 42-49.

11. Аргучинцев, В.К. Моделирование мелкомасштабных гидротермодинамических процессов и переноса антропогенных примесей в атмосфере и гидросфере региона оз. Байкал / В.К. Аргучинцев, A.B. Аргучинцева. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2007. - 255 с.

12. Аргучинцев, В.К. Потенциал рассеивания примесей атмосферой Ангарска / В.К. Аргучинцев, A.B. Аргучинцева // География и природ, ресурсы. 1993. -№ 3. — С. 37-43.

13. Аргучинцев, В.К. Распределение газовых примесей Байкальского целлюлозно-бумажного комбината / В.К. Аргучинцев, A.B. Аргучинцева // География и природ, ресурсы. 1992. - № 1. - С. 56-61.

14. Аргучинцев, B.K. Численные методы для решения диагностических и прогностических задач локального мониторинга в атмосфере и гидросфере // Фундаментальные исследования. — 2005. — № 8. С. 51-52.

15. Аргучинцева, A.B. Модели и методы для оценки распределения выбросов в окружающую среду антропогенными источниками // Фундаментальные исследования. 2005. - № 8. - С. 52-54.

16. Аргучинцева, A.B. Оценка антропогенного загрязнения атмосферы города (на примере г. Братска) / A.B. Аргучинцева, О.В. Сташок // Изв. Иркут. гос. ун-та. Сер. Науки о земле. Иркутск, 2009. - Т. 2. - № 1. - С. 25-34.

17. Аргучинцева, A.B. Оценка загрязнения воздушной среды городов автотранспортом / A.B. Аргучинцева, В.К. Аргучинцев, О.В. Лазарь // География и природные ресурсы. 2009. - № 1. - С. 131-137.

18. Аргучинцева, A.B. Экологические проблемы города Братска // Современные проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения: сб. науч. ст. Иркутск, 2004. - С. 9-13.

19. Багова, В.З. Лесные пожары в бассейне реки Хилок / В.З. Багова, Л.М. Фа-лейчик // География и природные ресурсы. 2006. - №1. - С. 54-59.

20. Багова, В.З. Лесные пожары в Восточном Забайкалье / В.З. Багова, Л.М. Фа-лейчик // Природные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия: мат. 5-й Междунар. конф. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2003.-С. 49-50.

21. Бакланов, A.A. Моделирование антропогенного воздействия на окружающую среду Арктики / A.A. Бакланов и др.; науч. ред. Бакланов A.A. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2006. - 144 с.

22. Бакланов, A.A. Моделирование возможных экологических последствий от объектов радиационного риска в Европейской Арктике / A.A. Бакланов и др.; науч. ред. Бакланов A.A. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2006. - 200 с.

23. Бакланов, A.A. Нормализация атмосферы глубоких карьеров / A.A. Бакланов. Л.: Наука, 1986.-295 с.

24. Безуглая, Э.Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов / Э.Ю. Безуглая. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.

25. Белов, И.В. Транспортная модель распространения газообразных примесей в атмосфере города / И.В. Белов и др. // Математическое моделирование. — 2000. Т. 12, №11. - С. 38-46.

26. Берлянд, М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы / М.Е. Бер-лянд. Л.:, Гидрометеоиздат, 1985.

27. Богучанская ГЭС мощностью 3000 МВт. Предварительная социальная и экологическая оценка в рамках подготовки банковского ТЭО / Центр по экологической оценке «Эколайн» (Москва). М., 2006. — 120 с.

28. Винниченко, C.B. Математическое моделирование природных структур и процессов / C.B. Винниченко и др.. // Природные ресурсы Забайкалья. -Новосибирск: изд. ОИГТМ СО АН СССР, 1991. С. 109-127.

29. География Забайкальского края: Учебное пособие. — Чита: Экспресс-изд-во, 2009.-308 с.

30. Геоинформатика: Учеб. для студ. вузов / Е.Г. Капралов и др.; под ред. B.C. Тикунова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 480 с.

31. Геологические исследования и горнопромышленный комплекс Забайкалья: история, современное состояние, проблемы, перспективы развития. — Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1999. 574 с.

32. Глобальная экологическая перспектива-3 (ГЭО-3) / ЮНЕП. Перевод МГУ в рамках Проекта ЮНЕП/ГЕО. М.: ЮНЕПКОМ, 2002. - 536 с.

33. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей природной среды в Читинской области за 2004 2005 гг.» / Чита: ИПРЭК СО РАН, 2006.-110 с.

34. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды в Читинской области за 2006 2007 годы» / Чита, 2008. - 163 с.

35. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды в Читинской области за 1997 г. и некоторые итоги охраны природы за 1988 -1997 гг.»

36. Дегтев, A.B. Климат / A.B. Дегтев, Г.А. Юргенсон // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: в 2 т. Том I: Общий очерк. 2-е изд., испр. / гл. ред. Р.Ф. Гениатулин. - Новосибирск: Наука, 2002. - С. 39-41.

37. Дмитриев, В.В. Прикладная экология: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.В. Дмитриев, А.И. Жиров, А.Н. Ласточкин. М.: Издательский центр «Академия», 2008. — 608 с.

38. Заслоновский, В.Н. Основные проблемы водопользования и охраны природных ресурсов в Читинской области и их решение на рубеже тысячелетий // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2005. - № 5.-С. 65-70.

39. Израэль, Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды / Ю.А. Из-раэль. JL: Гидрометеоиздат, 1984. - 560 с.51 .Индикаторы устойчивого развития России (эколого-экономические аспекты) / Под ред. С.Н. Бобылева, П.А. Макеенко. М.: ЦПРП, 2001. - 220 с.

40. Казаков, A.JI. О параметризации приземного слоя атмосферы и деятельного слоя почвы / A.JI. Казаков, Г.Л. Лазриев // Изв. АН СССР. Сер. Физика ат-мосф. и океана. 1978. - Т. 14. - № 3. - С. 257 - 265.

41. Казимировская, Е.В. Оценка воздействия объектов теплоэнергетики на воздушный бассейн Восточной Сибири // География и природные ресурсы. -1998.-№4.

42. Караушева, А.И. Климат и микроклимат района Кодар — Чара Удокан / А.И. Караушева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 128 с.

43. Кондратьев, К.Я. Лучистый теплообмен в атмосфере / К.Я. Кондратьев. Л.: Гидрометеоиздат, 1956. - 420 с.

44. Котельников, A.M. Геоэкологическое обеспечение управления природопользованием в регионе (на примере Читинской области) / A.M. Котельников. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. 248 с.

45. Кочуров, Б.И. Картографирование экологических ситуаций (состояние, методология и перспективы) / Б.И. Кочуров, H.A. Жеребцова // География и природные ресурсы. 1995. - № 3. - С. 18-23.

46. Кочуров, Б.И. Разработка карт экологических ситуаций и их геоинформационное содержание / Б.И. Кочуров, О.Ю. Быкова, H.A. Жеребцова // География и природные ресурсы. 1994. - № 2. - С. 163-169.

47. Кошкарев, A.B. Геоинформатика / A.B. Кошкарев, B.C. Тикунов / под ред. Д.В. Лисицкого. — М.: Картгеоцентр Геодезиздат, 1993. - 213 с.

48. Красовская, Т.М. Эколого-экономические оценки как инструмент для решения геоэкологических проблем / Т.М. Красовская // Мир геоэкологии: сб. статей. -М.: ГЕОС, 2008. С. 58-66.

49. Кулаков, B.C. Рельеф // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: в 2 т. Том I: Общий очерк. — 2-е изд., испр. / гл. ред. Р.Ф. Гениатулин. Новосибирск: Наука, 2002. - С. 37-39.

50. Малых, О.Ф. Лесное хозяйство // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: в 2 т. Том I: Общий очерк. 2-е изд., испр. / гл. ред. Р.Ф. Гениатулин. -Новосибирск: Наука, 2002. - С. 100-102.

51. Мальчикова, И.Ю. Криолитозона / И.Ю. Мальчикова, H.A. Шполянская // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: в 2 т. Том I: Общий очерк. — 2-е изд., испр. / гл. ред. Р.Ф. Гениатулин. Новосибирск: Наука, 2002. - С. 44-46.

52. Марчук, Г.И. Математическое моделирование в задачах экологии / Г.И. Марчук, А.Е. Алоян // Фундаментальные науки прикладному хозяйству. — М., 1990.-С. 15-16.

53. Марчук, Г.И. Математическое моделирование региональных задач окружающей среды / Г.И. Марчук, А.Е. Алоян // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. — 2004. — № 1. — С. 88.

54. Марчук, Г.И. Методы вычислительной математики / Г.И. Марчук. М: Наука, 1977.-456 с.

55. Марчук, Г.И. Приоритеты глобальной экологии / Г.И. Марчук, К.Я. Кондратьев. М.: Наука, 1992. - 263 с.

56. Математические методы контроля и управления горным производством / В.Ф. Кузин и др.. Иркутск: Издательство Иркутского Университета. -1991.-216 с.

57. Математические модели рационального природопользования. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. 140 с.

58. Математическое моделирование процессов конвективно-диффузионного переноса в задачах экологии / Л.А. Крукиер и др. Ростов н/Д: изд-во Южного федерального университета, 2008. - 304 с.

59. Математическое моделирование экологических систем и создание физических методов измерения их параметров с целью решения региональных проблем: Заключительный отчет о НИР, т. 1 2, / ЧИПР СО АН СССР; №ГР 01821071660. - Чита, 1985,-рукоп.

60. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. СПб, 1999. — 16 с.

61. Методика оценки вреда и исчисления размера ущерба от уничтожения объектов животного мира и нарушения их среды обитания: Приказ Госкомэкологии России от 28.04.2000 Электронный ресурс. / Режим доступа: http://www.ncob.ucoz.ru/txt/Metodikausherba.doc

62. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий: Общесоюзный нормативный документ (ОНД-86). Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 93 с.

63. Методика расчетов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях. М., 1997. - 54 с.

64. Михайленко, В.Н. Исследование характера загрязнения территории Забайкалья техногенными отходами горного производства // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. -№ 3. - С. 151-154.

65. Михайленко, В.Н. Проблема техногенных отходов горного производства в Забайкалье // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. -№2.-С. 121-123.

66. Мониторинг, контроль, и управление качеством окружающей среды: Научное и учебно-методическое справочное пособие: в 3 ч. Часть 3. Оценка и управление качеством окружающей среды / А.И. Потапов и др.. СПб.: РГТМУ, 2005.-600 с.

67. Мониторинг, контроль, и управление качеством окружающей среды: Научное и учебно-методическое справочное пособие: Научное и учебно-методическое справочное пособие: в 3 ч. Часть 2. Экологический контроль / А.И. Потапов и др.. СПб.: РГГМУ, 2004. - 289 с.

68. Мязин, В.П. Комплексная оценка влияния техногенного загрязнения объектов внешней среды на здоровье населения Восточного Забайкалья / В.П. Мя-зин, С.И. Михайлютина // Вестник Читинского государственного университета. 2006. - № 4. - С. 37-42.

69. Мязин, В.П. Оценка экологической безопасности технологий обогащения и переработки минерального сырья Забайкалья / В.П. Мязин и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. — № 6. — С. 164-180.

70. Мязин, В.П. Экологические проблемы при освоении и реконструкции Дара-су некого рудника / В.П. Мязин и др. // Вестник Читинского государственного университета. 2005. - № 34. - С. 79-87.

71. Напрасников, А.Т. Чарская котловина — географический полигон зоны БАМа / А.Т. Напрасников, A.B. Кириченко. Иркутск: ИГ СО АН СССР, 1987.

72. Научная основа стратегии устойчивого развития Российской Федерации / Под ред. М.Ч. Залиханова, В.М. Матросова, A.M. Шелехова. М.: Издание Государственной Думы, 2002. - 232 с.

73. Недешев, A.A. Математическое моделирование процессов загрязнения атмосферы в районе Удокана / A.A. Недешев, A.A. Фалейчик, JI.M. Фалейчик // География и природные ресурсы. 2001. - №3. - С. 114- 120.

74. Недешев, A.A. Удоканский меридиан БАМа / A.A. Недешев, A.M. Котельников. — Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1985.

75. Никифоров, А.Н. Моделирование полей загрязненности атмосферы в мезо-метеорологическом пограничном слое / А.Н. Никифоров, Н.С. Бузало // Известия Вузов, Северо-Кавказский регион. Естественные науки, спецвыпуск. -2001.-С. 126-128.

76. Овешников, Ю.М. Оценка воздействия на воздушный бассейн при проектировании Чинейского ГОКа на стадии ТЭО / Ю.М. Овешников, Н.Б. Насоло-вец // Материалы третьей научно-технической конференции горного института ЧитГУ. Чита: ЧитГУ, 2000. - С. 137-139.

77. Оценка воздействия Богучанской ГЭС на окружающую природную среду: Отчет по договору №253 от 9.03.07 между КНИИГиМС и ИЛ СО РАН. В 2 кн. / разделы 1.2 1.3. — Красноярск, 2007. — С. 33-46. - рукоп.

78. Оценка воздействия Мотыгинской ГЭС на климатические характеристики Нижнего Приангарья: отчет / отв. исп. Д.А. Бураков. Красноярск, 2008.-25 с.-рукоп.

79. Оценка микроклиматических изменений, обусловленных созданием Катунского гидроузла / Отчет по хоз. договору. ИВЭП СО АН СССР, Барнаул, 1991. - рукоп.

80. Пененко, В.В. Математические модели природоохранного прогнозирования / В.В. Пененко // Новосибирск, 1987, Препринт. АН СССР, Сибирское отд. ВЦ, № 736.

81. Пененко, В.В. Методы численного моделирования атмосферных процессов / В.В. Пененко. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 351 с.

82. Пененко, В.В. Модели и методы для задач охраны окружающей среды /В.В. Пененко, А.Е. Алоян. — Новосибирск: Наука, 1985. —256 с.

83. Пененко, В.В. Численные модели и методы для решения задач экологического прогнозирования и проектирования // Обозрение прикладной и промышленной математики, серия «Математические методы экологии». -1994. -Т. 1. -В. 6. С. 917-941.

84. Пененко, В.В. Численные схемы для адвективно-диффузионных уравнений с использованием локальных сопряженных задач /В.В. Пененко. -Препр. РАН. Сиб. Отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1993. -№ 948. С. 1-50.

85. Пененко, В.В. Численный метод расчета полей метеорологических элементов пограничного слоя атмосферы /В.В. Пененко, А.Е. Алоян // Метеорология и гидрология. 1976. — №6. — С. 11-24.

86. Писаренко, Д. Заставит ли наука считаться с Россией? // Аргументы и факты. 2010. - №8. - С. 3.

87. Плюхин, Б.В. Удокан: Климатические особенности и охрана атмосферы / Б.В. Плюхин. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1990. — 111 с.

88. Половянов, A.A. Отображение результатов математического моделирования в ГИС Электронный ресурс. / Режим доступа: http://geomod.rsu.ru/GIS/representation/GIS.htm.

89. Портнов, А.Г. Некоторые особенности пространственного размещения и строения угольных месторождений Забайкалья // Известия Забайкальского филиала ГО СССР. Чита, 1971. - Т. 7. - Вып. 1.

90. Предварительная оценка воздействия строительства Мотыгинского гидроузла на р. Ангаре (В рамках «Обоснования инвестиций строительства Мотыгинской ГЭС»). Красноярск: ООО Геола, 2007. - 53 с.

91. Птицын, А.Б. Концептуальные основы развития горнопромышленного комплекса Восточного Забайкалья / А.Б. Птицын, Ф.Ф. Бы-бин // География и природные ресурсы. 2006. - № 2. - С. 106-114.

92. Пьянова, Э.А. Исследование трансформации воздушного потока над термически и орографически неоднородной подстилающей поверхностью // Вычислительные технологии. 2005. - Том 30. - Ч. 2. - С. 106-111.

93. Пьянова, Э.А. Моделирование изменений микроклимата в районе строительства крупного водного объекта / Э.А. Пьянова, JI.M. Фалейчик //

94. Актуальные проблемы прикладной математики и механики. Тез. докл. IV Всеросс. конф., посвящ. памяти акад. А.Ф. Сидорова (Абрау-Дюрсо, 15-21 сентября 2008 г.). - Екатеринбург: УрО РАН. - 2008. - С. 49-51.

95. Реймерс, Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды / Н.Ф. Реймерс. -М.: Просвещение, 1992. 320 с.

96. Романова, Э.П. Основные геоэкологические проблемы на территории зарубежной Европы // Мир геоэкологии: сб. статей. — М.: ГЕОС, 2008. — С. 100-112.

97. Руководство по контролю загрязнения атмосферы: РД 52.04. 186-89. -М.: Гос. Ком. СССР по гидрометеорологии, 1991. 16 с.

98. Самарская, Е.А. Построение математической модели распространения загрязнения в атмосфере / Е.А. Самарская, Д.В. Сузан, В.Ф. Тишкин // Математическое моделирование. 1997. — Т. 9. — №11. — С. 59-71.

99. Самарский, A.A. Математическое моделирование / A.A. Самарский, А.П. Михайлов. М.: Наука, 1997. - 316 с.

100. Селютин, В.В. Методы построения комплексных социально-экономических критериев // Математические и статистические методы в экономике и естествознании. — Ростов н/Д: РГЭА, 1999.

101. Солнцев В.Н. Проблематика конструктивного подхода в антропогенном ландшафтоведении // Вопросы географии. — 1977. № 107. - С. 36-43.

102. Сочава, В.Б. Введение в учение о геосистемах / В.Б. Сочава. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-е, 1978. - 320 с.

103. Тимашев, И.Е. Геоэкология и главный компонент земного ландшафта // Мир геоэкологии: сб. статей. М.: ГЕОС, 2008. - С. 11-21.

104. Тржцинский, Ю.Б. Водохранилища Ангарского каскада ГЭС и проблема наведенной сейсмичности / Ю.Б. Тржцинский, К.Г. Леви // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2009. №1. - С. 71-79.

105. Указания по расчету рассеивания в атмосфере веществ, содержащихся в выбросах предприятий: СН 369-74. — М.: Стройиздат, 1975. 40 с.

106. Унифицированная программа расчета загрязнения атмосферы (версия 1.1.0): Эколог. НПО Ленинград. По методике ОНД-86. Инструкция пользователя. Исх. 3198/23 от 14.06.90. Л., 1990. - 29 с.

107. Фалейчик, A.A. Использование методов математического моделирования при оценке возможных изменений микроклимата // Обозрение прикладной и промышленной математики 1996. - Т. 3. - Вып. 3. - С. 434-449.

108. Фалейчик, A.A. Математическое моделирование локальных циркуля-ций атмосферы в районе Удоканского месторождения / A.A. Фалейчик, Л.М. Фалейчик, A.A. Столяров // Математический анализ и его приложения. Чита: ЗабГПУ. - 2000. - Вып. 4. - С. 83-95.

109. Фалейчик, A.A. Математическое моделирование микроклимата и загрязнения воздушного бассейна оз. Кенон / A.A. Фалейчик, Л.М. Фалейчик // Экология городского водоема. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. — С. 227-238.

110. Фалейчик, A.A. Оценка влияния рельефа в мезомасштабных моделях термогидродинамики атмосферы / A.A. Фалейчик, Л.М. Фалейчик, Г.В. Семенов // Вестник Читинского государственного технического университета -Чита: ЧГТУ, 1997. выпуск 7. - С. 68-74.

111. Фалейчик, A.A. Оценка микроклиматических изменений с использованием мезомасштабных математических моделей / A.A. Фалейчик, Л.М. Фалейчик // Моделирование природных систем и задачи оптимального управления. Новосибирск: ВО «Наука», 1993. - С. 5-18.

112. Фалейчик, JI.M. Математико-картографическая модель для оценки качества жизни населения Забайкальского края // VIII всероссийская научно-практическая конференция «Кулагинские чтения» (материалы конференции). Чита: ЧитГУ, 2008. - Ч. II. - С. 108-112.

113. Фалейчик, JI.M. Моделирование загрязнения атмосферы на территории бассейна р. Хилок // Проблемы развития экономики и социальной сферы: Материалы 3-ей внутривузовской научно-практической конференции. Иркутск: изд-во БГУЭП, 2003. -Ч. 1. - С. 120 - 138.

114. Фалейчик, JI.M. О загрязнении атмосферы в бассейне реки Баляга // В мире науки. Чита, 2003. - №2. - С. 55 - 58.

115. Фалейчик, JI.M. Социально-экономическое развитие регионов РФ и экологическая нагрузка на окружающую среду // «Контроль и реабилитация окружающей среды: КРОС-2008»: материалы 6-го Международного симпозиума. Томск: ИМКЭС СО РАН, 2008. - С. 251 - 253.

116. Экологические индикаторы качества роста региональной экономики / под ред. И.П. Глазыриной, И.М. Потравного. М.: НИА-Природа, 2005. -306 с.

117. Эколого-географическая оценка территории к ТЭО Шилкинской ГЭС: Отчет по хоз. договору / ЧИПР СО АН СССР. Чита, 1990. - рукоп.

118. Юргенсон, Г.А. Минеральное сырье Забайкалья / Г.А. Юргенсон. — Чита: Поиск, 2006. 255 с.

119. Air pollution Episodes: Modelling Tools for Improved Smog Management. IST-99-11764 / Ed. Dr. S. Dorling. Norwich, UK: Univer. of East Anglia, 2001. -P. 214- 227.

120. Baklanov, A. Atmospheric transport patterns and possible consequences for the European North after a nuclear accident / A. Baklanov et al. // Journal of Environmental Radioactivity. 2002. -№60. - P. 23-48.

121. Benson, P. A review of the development and application of CALINE (3 and 4 models)//Atmos. Environ. 1992. - Vol. 26B:3.-P. 107-113.

122. Berry, J.K. Cartographic Modeling: The Analytical Capabilities of GIS // Environmental Modeling with GIS. New York - Oxford: Oxford University Press. 1993.-P. 58-74.

123. Boyarshinova, E.A. Model of dynamics of atmosphere with monotone numerical schemes // Bull. Nov. Сотр. Center, Num. Model, in Atmosph. etc., 2000. -6.-P. 1-8.

124. CALINE-4. Электронный ресурс. / Режим доступа: www.dot.ca.gov/hd/InfoSvcs/EngApps/

125. Environmental Modeling with GIS / Edited by M.F Goodchild, В. O. Parks, L.T. Steyaert. New York: Oxford University Press, 1993. - 488 pp.

126. European Pollutant Emission Register, 2007 Электронный ресурс. / Режим доступа: htpp://eper.ec.europa.eu/ eper/documents.

127. Faleychik, L.M. Applying GIS technologies in the numerical modeling of the atmospheric processes Электронный ресурс. / Режим доступа: http://neespi.org/web-content/meetings/Krasnovarsk2009/Faleychikposter. pdf

128. GIS, Spatial Analysis, and Modeling / Edited by D. J. Maguire, M. Batty, and M.F Goodchild. Redlands, California: ESRI Press. - 2005. - 480 p.

129. Goodchild M.F. The State of GIS for Environmental Problem-Solving // Environmental Modeling with GIS. New York - Oxford: Oxford University Press. 1993.-P. 8-15.

130. Harris, J. Integrated Use of a GIS and a Three-Dimensional, Finite-Element Model: San Gabriel Basin Groundwater Flow Analyses / J. Harris et al. // Environmental Modeling with GIS. New York — Oxford: Oxford University Press, 1993.-P. 168-172.

131. Lee, T.J. Atmospheric Modeling and Its Spatial Representation of Land Surface Characteristics / T.J. Lee et al. // Environmental Modeling with GIS. -New York Oxford: Oxford University Press, 1993. - P. 108-122.

132. Maguire, D.J. Towards a GIS Platform for Spatial Analysis and Modeling / GIS, Spatial Analysis and Modeling / David Maguire, Michael Batty, and Michael Goodchild (eds.) -ESRI Press, Redlands, California. 2005. - P. 19-39.

133. Mahrer, Y. A numerical study of the airflow over irregular terrain / Y. Mahrer, and R. Pielke // Belt. Phys. Atmos., 1977, 50. P. 98-113.

134. Maidment, D.R. GIS and Hydrologic Modeling // Environmental Modeling with GIS. New York: Oxford University Press, 1993. - P. 147-167.

135. Maidment, D.R. Hydrologic Modeling / D.R. Maidment, O. Robayo, and V. Merwade // GIS, Spatial Analysis, and Modeling. Redlands, California: ESRI Press.-2005.-P. 319-332.

136. Novak, J.H. Regional Air Quality and Acid Deposition Modeling and the Role for Visualization / J.H. Novak, R.L. Dennis // Environmental Modeling with GIS. New York: Oxford University Press, 1993. - P. 142-146.

137. Nyerges, T.L. Understating the Scope of GIS: Its Relationship to Environmental Modeling // Environmental Modeling with GIS. New York: Oxford University Press, 1993.-P. 75-93.

138. Pielke, R.A. Mesoscale Meteorological Modelling / R.A. Pielke. New York, N.Y.: Academic Press, 1984. - 612 pp.

139. Skelly, W.C. Land Surface Data: Global Climate Modeling Requirements / W.C. Skelly, A. Henderson-Sellers, A.J. Pitman // Environmental Modeling with GIS. -New York: Oxford University Press, 1993. P. 135-141.

140. The Shuttle Radar Topography Mission Электронный ресурс. / Режим доступа: http ://www2. i pi .nasa. gov/srtm/

Информация о работе

Фалейчик, Лариса Михайловна
кандидата технических наук
Чита, 2010
ВАК 25.00.36

Диссертация

Методы и технологии для оценок экологического состояния природно-технических систем с использованием математического и геоинформационного моделирования - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы