Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка метода выбора рационального направления рекультивации на углепромышленных территориях с учетом экологических факторов

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода выбора рационального направления рекультивации на углепромышленных территориях с учетом экологических факторов"

На правах рукописи

сЦ/щ

ЯРОЩУК Олеся Николаевна

Разработка метода выбора рационального направления рекультивации на углепромышленных территориях с учетом экологических факторов

Специальности: 25.00.36 - «Геоэкология» и 25.00.35 - «Гсоинформатика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научные руководители: кандидат химических наук, доцент Хабарова Елена Ивановна, доктор физико-математических наук Светлосанов Владимир Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Аюров Валерий Дмитриевич, доктор географических наук Кочуров Борис Иванович

Ведущая организация - Федеральное Государственное унитарное предприятие «Межотраслевой научно-исследовательский институт экологии топливно-энергетического комплекса» (ФГУП МНИИЭКО ТЭК)

Защита диссертации состоится « » февраля 2006 г. в 13 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.128.08. в Московском I осударственном горном университете по адресу: 119991, ГСП, Москва, Ленинский пр., 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан «&€» декабря 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, проф.

В. М. Шек

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. По экспертным оценкам, для 55 % территории России самой острой признана проблема нарушения земель в процессе хозяйственной деятельности и невыполнения обязательных работ по их рекультивации. Для 30 % территорий эта проблема оценена как имеющая приоритетный характер. В их числе регионы с развитой добывающей промышленностью и с низким потенциалом самовосстановления экосистем на нарушенных землях (северные территории).

Ежегодно в угольной отрасли нарушается около 6 тыс. га земель при подземной и 120 тыс. га при открытой угледобыче. Основная часть нарушенных земель приходится на Кузбасс, где добыча угля осуществляется преимущественно открытым способом. В ближайшие годы устойчивые объемы добычи угля предполагается обеспечить за счет Кузбасса. Однако в этом регионе уже сейчас из-за значительных масштабов техногенных нарушений возникли экологические опасности. Проблема усугубляется массовым закрытием нерентабельных шахт и разрезов, при этом рекультивация нарушенных земель до настоящего времени не включена в перечень приори гетов среди экологических мероприятий.

В этих условиях актуальны изыскания по обеспечению экологической безопасности углепромышленных территорий. Такое обеспечение возможно посредством выбора рационального направления рекультивации нарушенных земель.

До настоящего времени при выборе направлений рекультивации превалировал хозяйственный подход, где вид рекультивационных работ определялся исходя из экономических возможностей или по видам землепользования до нарушения земель горными работами. Однако сегодня подход к выбору направлений рекультивации с учетом прежде всего экологических факторов в масштабе углепромышленных территориальных образований является критериальным для определения структуры

рекультивации земель в целях обеспечения безопасного уровня функционирования экосистем.

С учетом изложенного разработка метода выбора рационального направления рекультивации является актуальной научной и практической задачей, имеющей большое значение для обеспечения эффективного управления компонентами окружающей природно-техногенной среды в целях экологически безопасного функционирования ландшафтов углепромышленных территорий.

Цель работы заключается в достижении безопасного уровня функционирования экосистем на углепромышленных территориях путем выбора рационального направления рекультивации нарушенных земель.

Идея рабо!Ы состоит в том, что выбор рационального направления рекультивации земель, нарушенных открытым способом добычи угля, необходимо осуществлять с учетом геотехноморфологических, геоэкологических факторов и степени геодинамической опасности района.

Объект исследования: земли, нарушенные при открытой добыче угля.

Предмет исследования: методы выбора направления рекультивации нарушенных при открытых разработках земель.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использовались методы статистического, факторного и структурного анализа, экспертный метод Дельфи, компьютерное моделирование.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный метод выбора рационального направления рекультивации, учитывающий геотехноморфологические и геоэкологические факторы, включающий систематизацию факторов и структурно-логическое моделирование, позволяс-1 обеспечить безопасный уровень функционирования экосистем на углепромышленных территориях.

2. Выбор рационального направления рекультивации базируется на систематизации выявленных факторов, полученной путем анализа многоуровневой и разнородной информации с применением

геоинформационного картографирования по экологическому потенциалу ландшафтов, плотности населения и медико-экологическому районированию.

3. Разработанная структурно-логическая модель выбора рационального направления рекультивации, основанная на ранжировании факторов и определении степени геодинамической опасности района, позволяет осуществить выбор рационального направления рекультивации нарушенных земель на углепромышленных территориях. Научная новизна работы состоит в:

- разработке метода выбора рационального направления рекультивации на углепромышленных территориях, отличающегося тем, что выбор осуществляется с учетом экологического потенциала ландшафтов, медико-экологического районирования, степени геодинамической опасности района;

- систематизации выявленных геотехноморфологических и геоэкологических факторов на основе геоинформационной системы (ГИС).

разработке структурно-логической модели выбора рационального направления рекультивации, отличающейся тем, что рациональное направление определяется по ранжированию направлений рекультивации, и учитывающей социальные, геоморфологические и ландшафтные характеристики окружающей среды;

Практическая значимость работы заключается в:

- разработке методики выбора рационального направления рекультивации земель с учетом экологических факторов на углепромышленных территориях;

- создании комплексной карты «Социо-медико-экологическая характеристика территорий» на основе ГИС;

- создании программного обеспечения, реализующего методику выбора рационального направления рекультивации на ЭВМ;

- определении для разреза «Распадский» Кузнецкого угольного бассейна рационального направления рекультивации с использованием структурно-логической модели и геоинформационной системы.

Реализация работы. Результаты исследований автора приняты ФГУДП «Тулапроект» для разработки проектов по рекультивации нарушенных горными работами земель, проектным экспертным центром МГГУ, использованы во «Временной методике расчета объема твердых отходов, накопившихся на закрываемых шахтах (разрезах), и номенклатуры исходной базы данных для формирования информационной поисковой системы выбора эффективных решений по их утилизации», а также спецкурсах для студентов Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова -«Моделирование изменений природной среды», Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова -«Биохимические процессы в социобиотехносфере», Московского государственного горного университета - «Физические, химические и биохимические процессы горного производства».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на научных конференциях «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2003, 2004, 2005 гг.), II Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (Москва, РУДН, 15-18 сентября 2003 г.), Международном симпозиуме «Геотехнология: нетрадиционные способы освоения месторождений полезных ископаемых» (Москва, РУДН, 17-19 ноября 2003 г.), научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения проф. Г. Б. Гальдина (Пенза, ПГСХА, 2003 г.), V Международной научно-практической конференции «Состояние биосферы и здоровье людей» (Пенза, сентябрь 2005 г.), Международной конференции «Устойчивое развитие и экологический менеджмент» (Санкт-Петербург, 17-18 ноября 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 32 таблицы, 15 иллюстраций, список использованной литературы из 130 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность научным руководителям к.х.н. Елене Ивановне Хабаровой и д.ф-м.н. Владимиру Анатольевичу Светлосанову, сотрудникам кафедры «Инженерная защита окружающей среды» за ценные советы, внимание и помощь, оказываемые в процессе выполнения работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

По данным Росземкадастра, площадь нарушенных земель по состоянию на 2001 год составила 1150,9 тыс.га. Более 50 % этой площади занимают земли, нарушенные при разработке месторождений полезных ископаемых, переработке и проведении геологоразведочных работ. В среднем при добыче 1 млн т угля и сланца открытым способом нарушается от 50 до 270 га земель. Значительная часть нарушенных открытыми горными работами земель приходится на Кузбасс. Их площадь составляет здесь более 6 тыс. га, или 10 % от общей площади данного района. Такая величина нарушений земли уже сегодня позволяет считать этот район зоной кризисной экологической обстановки.

Разработка стратегий устойчивого развития социо-эколого-экономической системы любого масштаба, в частности углепромышленной территории, I неизбежно сопряжена с обеспечением ее экологической безопасности. В работе

под экологической безопасностью понимается устойчивое состояние углепромышленной территории с такой степенью защищенности ее окружающей среды, при которой обеспечиваются нормальные условия жизнедеятельности людей с учетом уровня антропогенных и природных воздействий на окружающую среду.

В связи с крупномасштабной добычей угля и закрытием около 190 нерентабельных шахт и разрезов, вызывающих значительную трансформацию ландшафтов в Кемеровской области, особый интерес представляет вопрос выбора направления рекультивации нарушенных земель с учетом экологической нагрузки на углепромышленные территории.

В проектной практике существуют два подхода к выбору направления рекультивации: хозяйственный, учитывающий экономические возможности, и по видам землепользования до нарушения земель горными работами. Эти методы базируются на ГОСТах, которые не дополнялись с 1986 года. Поэтому в большинстве случаев возврат земель в хозяйственное использование происходит по принципу восстановления в первоначальное состояние без учета социальных, экологических и гигиенических факторов, обеспечивающих \

полную интеграцию объекта в ландшафт.

Весомый вклад в решение вопросов восстановления нарушенных земель и геоинформационного обеспечения природопользования и охраны окружающей среды внесли учёные П.И. Томаков, А.П. Красавин, Л.П. Баранник, С.С. Трофимов, В.Д. Горлов, Ю.В. Каплунов, C.J1. Климов, Т.К. Надршин, JI.B. Моторина, И.Б. Арчегова, В.И. Сметанин, В.Д. Аюров, B.C. Тикунов, Б.И. Кочуров, А.В. Кошкарев, Д. А. Цапук и многие другие.

Однако до сих пор не все аспекты, связанные с определением направлений рекультивации нарушенных земель и применением при этом геоинформационного картографирования, разработаны. Более того, не существует единого метода выбора рационального направления рекультивации, учитывающего социальные, геоморфологические и ландшафтные ^

характеристики окружающей среды, в целях экологически безопасного функционирования ландшафтов углепромышленных территорий.

Современное состояние проблемы, цель и идея работы обусловили необходимость постановки и решения следующих задач:

1. Проведение геоэкологического анализа земельных ресурсов в углепромышленном районе и инвентаризации видов рекультивационных мероприятий, предусматриваемых при ведении открытых горных работ;

2. Выявление геотехноморфологических и геоэкологических факторов с учетом требований экологической безопасности углепромышленных территорий;

3. Систематизация факторов с применением геоинформационной системы на основе экологического потенциала ландшафтов, плотности населения и медико-экологического районирования;

4. Разработка метода выбора рационального направления рекультивации;

5. Определение рационального направления рекультивации нарушенных земель с использованием геоинформационного картографирования и структурно-логической модели;

6. Реализация метода на примере открытых горных работ в Кузнецком угольном бассейне;

7. Выбор рационального направления рекультивации для одного из разрезов Кузбасса.

В соответствии с ГОСТ 17.5.1.01-83, рекультивация состоит из технического и биологического этапов. Однако большое значение имеет подготовительная работа (проектный этап). Она включает в себя сбор и анализ данных, определение предполагаемых объектов рекультивации, направлений рекультивации и будущего целевого использования земель, установление требований к последующим этапам рекультивации при предпочтении того или иного метода рекультивации. Таким образом, при проектировании планируется заблаговременное экологически безопасное функционирование как производственно-территориального комплекса, так и ландшафтов углепромышленных территорий, т. е. закладываются принципы безопасного функционирования экосистем. Следует отметить, что в настоящее время большое значение для принятия решений приобретают ГИС-технологии, позволяющие обрабатывать анализируемые данные по распределенной технологии с целью повышения эффективности использования информации.

Технический этап включает в себя подготовку земель для последующего целевого использования в хозяйстве. Мероприятия технического этапа условно можно подразделить на четыре варианта деятельности: инженерно-технические работы, коренная мелиорация, землевание, очистка от загрязнений.

Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных земель. Они могут быть разделены на 2 позиции: биохимическое улучшение и биоинтенсификацию.

Выбор тех или иных рекультивационных мероприятий зависит от направления рекультивации. Однако неоднородность горно-геологических, природных, экологических, технико-экономических и других условий на разрабатываемых угольных месторождениях России не позволяет говорить об одном определенном способе и направлении восстановления нарушенных земель. К каждому объекту месторождения должен быть дифференцированный подход.

Поэтому при определении рационального направления рекультивации необходимо выявить геотехноморфологические и геоэкологические факторы и их влияние на выбор с учетом экологических норм и требований.

При изучении экологических проблем возникает целый ряд задач, связанных с количественной оценкой параметров, традиционно оцениваемых лишь качественным образом. В таких случаях применяются, как правило, методы экспертных оценок, заключающиеся в проведении экспертами интуитивно-логического анализа проблемы с количественной оценкой суждений и обработкой результатов.

Одним из наиболее известных методов экспертной оценки является метод Дельфи, основанный на индивидуальном опросе группы экспертов.

Для осуществления выбора рационального направления рекультивации необходимо проведение следующих последовательных этапов:

1. Определение объекта рекультивации;

2. Составление списка факторов, от которых зависит выбор того или иного направления рекультивации;

3. Определение числа и подбор экспертов (компетентных специалистов), участвующих в опросе;

4. Проведение 1 тура экспертизы с целью выявления значимых факторов, в соответствии с составленным списком, служащих основой при выборе рационального направления рекультивации;

5. Определение влияния фактора на выбор направления, при котором для определенного значения фактора возможно осуществление конкретного направления или несколько направлений рекультивации;

6. Проведение 2 тура экспертизы с целью определения вклада (весовых коэффициентов) каждого выявленного фактора в общую задачу выбора;

7. Проведение 3 тура экспертизы с целью определения весовых коэффициентов индивидуальных показателей, формирующих общий вес фактора:

а) в случае, когда фактор состоит из нескольких показателей, вносящих неравнозначный вклад в выбор направления рекультивации, с помощью экспертов определяются значения весовых коэффициентов,

б) в случае, когда фактор состоит из нескольких показателей, имеющих одинаковое значение в общем весе фактора, весовые коэффициенты показателей находятся как среднее арифметическое;

8. Сбор информации (значений показателей) по каждому выявленному фактору для определенного объекта рекультивации;

9. Подстановка конкретных значений показателей в каждый фактор и нахождение для него направлений рекультивации на основе ГИС и структурно-логической модели;

10. Составление матрицы вида: п X ш, где п - направления рекультивации, т - факторы с учетом показателей;

11. Заполнение ячеек матрицы весовыми коэффициентами соответственно присущими каждому фактору;

N

12. Нахождение суммы весовых коэффициентов по каждому

направлению рекультивации, где ф- значение весового коэффициента I - го фактора, 1 - количество факторов от 1 до И;

13. Выбор максимального значения maxj]^, определяющего рациональное

tel

направление для конкретного объекта с учетом всего списка факторов.

Проведение экспертизы по методу Дельфи начиналось с выбора ее участников. Подбор экспертов осуществлялся на основе: компетентности экспертов, оцениваемой по опубликованным научным работам и исследованиям; метода «снежного кома», базирующегося на рекомендациях других специалистов. В качестве экспертов выступили ученые (кандидаты и доктора наук, имеющие стаж работы в профильных учреждениях или научные труды в этой области), ведущие специалисты-практики в области геоэкологии.

С помощью экспертов выявлялись как значимые факторы, которые следует учитывать при выборе рационального направления рекультивации нарушенных угледобывающими предприятиями земель, так и определялся вклад (вес) каждого из этих факторов.

В результате проведенной соискателем работы в группу экспертов вошло 24 человека. После проведения экспертизы получен список из 8 значимых факторов, определяющих выбор рационального направления рекультивации нарушенных земель. Эта группа факторов включает в себя социальные, геоморфологические и ландшафтные характеристики окружающей среды. Почти все эти факторы состоят из нескольких показателей. На основании собранных сведений, характеристик, вспомогательных материалов по полученным факторам создана табл. 1.

Рациональное использование информации, полученной от экспертов, возможно при условии преобразования ее в форму, удобную для дальнейшего анализа, подготовки и принятия решений. Из различных существующих способов упорядочения информации наиболее распространенным является ранжирование.

Для определения вклада (весового коэффициента) каждого из выявленных факторов в общую оценку при выборе направления рекультивации нарушенных земель экспертной группе была предложена анкета.

Таблица 1 (начало). Выявленные геотехноморфологические и геоэкологические факторы, определяющие выбор

рационального направления рекультивации нарушенных земель

Значимый фактор Характер зистика фактора Вспомогательные материалы Обозначение фактора

Показатель значимости Интервал Единица измерения Карта Таблица

1 2 3 4 5 6 7

Экологический потенциал ландшафтов (ЭПЛ) Индекс биологической эффективности климата От 0 до 42 включительно б/в «Экологиче с кий потенциал ландшафтов» «Зависимость направления рекультивации от индекса биологической эффективности климата» А (1,1-5)

Медико-социальная характеристика района Уровень химического загрязнения почвы Оценка чистоты почвы по санитарному показателю Оценка эпидемической опасности почвы по саннтарно-бактсриологи-ческому показателю Плотность населения Оценка качества здоровья по медико-экологическим районам ОтОдо 128 и более От 0 до 0,98 и более От 0 до 10 и более От 0 до 100 и более От 1 до 23 включительно б/в б/в кп/г чел/км2 «Плотность населения», «Медико-экологическое районирование» «Зависимость направления рекультивации от показателя загрязнения почв», «Зависимость направления рекультивации от санитарного состояния почвы», «Зависимость направления рекультивации от категории загрязнения земель» А(2,1-18)

Наличие пригодных вскрышных и вмещающих пород Наличие или отсутствие пригодных вскрышных и вмещающих пород «Зависимость направления рекультивации си' наличия пригодных вскрышных и вмещающих пород» А(3,1-2)

Инженерно-геологическая характеристика пород Физические свойства и химический состав пород «Зависимость направления рекультивации от инженерно-геологической характеристики пород» А(4,1-13)

Таблица 1 (окончание)

1 2 3 4 5 б 7

Показатели химического и гранулометрического состава пород рН вскрышных и вмещающих пород содержание А1 содержание N8 содержание СаСОз содержание фракций менее 0,01 мм содержание фракций более 300 мм содержание токсичных солей содержание гидрата сульфата кальция Са80«-2Н20 От 0 до 14 включительно От 0 до 18 и более От 0 до 20 и более От 0 до 75 и более От 0 до 75 и более ОтО до 10 и более От 0 до 0,8 и более От 0 до 20 и более мг/100 г % от емкости поглощения % % % % % А (5,1-25)

Характеристика нарушенных земель по форме рельефа Геоморфологическая характеристика «Зависимость направления рекультивации от формы техногенного рельефа» А(6,1-19)

Морфометричес-кая характеристика рельефа Угол откоса уступов Глубина или высота относительно естественной поверхности От 0 до 45 и более ОтО до 100 и более Град, м А (7,1-10)

Характеристика увлажнения нарушенных земель Характер обводнения (увлажнения) От сухих до переувлажненных «Зависимость направления рекультивации от характеристики увлажнения земель» А(8,1-7)

Примечание: б/в — безразмерная величина.

Каждому фактору по приоритетности присваивался балл от 1 до 10, где 10 -максимальное значение.

На этом этапе во время анкетирования возникла необходимость уточнения района, для которого осуществляется ранжирование факторов.

Для проведения конкретных исследований был выбран Кузнецкий угольный бассейн, так как по нему имелась наиболее полная необходимая для расчетов информация.

Общая согласованность мнений экспертов определялась по формуле:

к п

212л

с _ .Н

г^т-1) '

где т- общее число экспертов; = I х, Ах, | / | х,иху I , х, и х! - текущее множество факторов 1-го и .¡-го экспертов соответственно, I х1&х] | - число элементов в симметрической разности при условии равномощности множеств xi и хр к<п.

Величина в принимает значение от 0 (полное согласие всех экспертов) до 1 (полное несогласие). Рассчитанный по формуле для условий Кузбасса показатель в находится в пределах 0,12-0,25. Это показывает, что результаты опроса экспертов удовлетворительные и повтор процедуры не требуется.

Поэтому была проведена дальнейшая обработка мнений экспертов методом медиан рангов. Результаты расчета весовых коэффициентов представлены в табл. 2.

Таблица 2. Значения весовых коэффициентов факторов для условий

Кузбасса

Показатели А(1) А(2) А(3) А(4) А(5) А(6) А(7) А(8)

Весовой коэффициент 0,13 0,13 0,13 0,13 0,16 0,12 0,11 0,09

Для эффективного использования накапливаемых данных необходимы комплексная обработка, методы моделирования и представления данных. Вследствие того, что два выявленных фактора А(1) и А(2) частично имеют

пространственно-распределенное отображение геоинформационных данных (представлены в виде географических карт), для решения задачи выбора рационального направления рекультивации была сформирована ГИС. При этом в начале создавалась интегрированная информационная основа. Затем информация загружалась в базу данных ГИС, которая уже содержала ,

картографическую информацию в соответствующем масштабе. С использованием программного продукта АгсУ1едуЗ.О путем послойного '

представления карт «Экологический потенциал ландшафтов», «Плотность населения», «Медико-экологическое районирование» была получена комплексная карта «Социо-медико-экологическая характеристика территорий» (рис. 1). Она позволяет: визуально по карте и на основе сопутствующей информации составить сводные диаграммы направлений рекультивации нарушенных земель, привязать диаграммы к соответствующим местам на карте. Расшифровка легенды к карте представлена в табл. 3.

По результатам работы с экспертами в качестве дополнительного ограничения был введен фактор геодинамической опасности, который необходимо учитывать лишь при проведении водохозяйственного направления рекультивации, вследствие того, что появление любых водохранилищ способно увеличить бальность, частоту землетрясений или спровоцировать появление '

землетрясений там, где их никогда не было. Установлено, что заметный рост сейсмичности проявляется для водоемов, глубина которых превышает 100 м. Поэтому перед осуществлением выбранного водохозяйственного направления рекультивации на разрезе необходимо проверить следующие условия:

1) глубину разреза Н < 100 м, в этом случае принимается положительное решение о реализации водохозяйственного направления рекультивации;

2) глубину разреза Н > 100 м, в этом случае следует определить степень геодинамической опасности района (от 1 до 4), на территории которого расположен рекультивируемый объект.

В общем виде разработанная структурно-логическая модель выбора рационального направления рекультивации земель при открытых горных

Таблица 3. Характеристика территорий по показателям экологического потенциала ландшафтов и медико_________экологического районирования____ ___

ИНДЕКС БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КЛИМАТА

А(1,1) А(1,2) А(1,3) А(1,4) А(1,5)

РЕЙТИНГ МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНА А(2,15) Районы с достаточно благоприятными природными условиями, более высоким качеством жизни по сравнению со среднероссийским более низкими показателями загрязнения атмосферы и )цовпе-творительным уровнем здоровья ЭПЛ - низкий Районы с достаточно благоприятными природными условиями, более высоким качеством жизни по сравнению со среднероссийским, более низкими показателями загрязнения атмосферы и удовлетворительным уровнем здоровья ЭПЛ - относительно высокий Районы с достаточно благоприятными природными условиями, бопее высоким качеством жизни по сравнению со среднероссийским, более низкими показателями загрязнения атмосферы и удовлетворительным уровнем здоровья ЭПЛ -наивысший

А(2,16) Районы с довольно близкими хараюеристиками усювий жизни населения к предыдущей группе, но с пониженным уровнем здоровья населения ЭПЛ - низкий Районы с довольно близкими характеристиками условий жизни насе 1ения к предыдущей группе, но с пониженным уровнем здоровья населения ЭПЛ -средний Районы с довольно близкими характеристиками условий жизни насепения к предыдущей группе, но с пониженным уровнем здоровья населения ЭПЛ - относительно высокий Районы с довольно близкими характеристиками условий жизни населения к предыдущей группе, но с пониженным уровнем здоровья населения ЭПЛ - наивысший.

А(2,17) Районы, не отличающиеся суровое гью природных условий, но с пониженными показателями качества жизни, повышенным уровнем загрязнения воздуха и низким уровнем заоровья ЭПЛ -низкий Е'айоны не отличающиеся суровостью природных условий, но с пониженными показателями качества жизни, повышенным уровнем загрязнения воздуха и низким уровнем здоровья )Ш1 средний. Районы, не отличающиеся суровостью природных условий, но с пониженными показателями качества жизни, повышенным уровнем загрязнения воздуха и низким уровнем здоровья ЭПЛ - относительно высокий Районы, не отличающиеся суровостью природных условий, но с пониженными показателями качества жизни, повышенным уровнем загрязнения воздуха и низким уровнем здоровья ЭПЛ - наивысший.

А(2,18) Районы с наиболее суровыми природными условиями, низким качеством жизни, преимущественно высокими антропогены-ми нагрузками на окружающую среду и очень низким уровнем здоровья населения ЭПЛ -очень низкий Районы с наиболее суровыми природными условиями, низким качеством жизни, преимущественно высокими антропогенными нагрузками на окружающую среду и очень низким уровнем здоровья населения ЭПЛ низкии Районы с наиболее суровыми природными условиями, низким качеством жизни, преимущественно высокими ангроно! енными нагрузками на окружающую среду и очень низким уровнем щоровья населения ЭПЛ -средний Районы с наиболее суровыми природными условиями, низким качеством жизни, преимущественно высокими антропо-1 енными нагрузками на окружающую среду и очень низким уровнем здоровья населения ЭПЛ - относительно высокий Районы с наиболее суровыми природными условиями, низким качеством жизни, преимущественно высокими антропогенными нагрузками на окружающую среду и очень низким уровнем здоровья населения ЭПЛ - наивысший

работах (угольные месторождения) представлена на рис. 2. Эта модель и созданная комплексная карта с применением ГИС положены в основу компьютерной программы, структурная схема которой представлена на рис. 3. По этой схеме после ввода данных по конкретному объекту производится выбор рационального направления рекультивации по максимуму рассчитанных значений для каждого направления с учетом всего комплекса факторов. Если I было выявлено водохозяйственное направление в качестве рационального, то

анализируется глубина разреза, при необходимости определяется степень геодинамической опасности и проводятся дополнительные исследования, а затем производится окончательный выбор рационального направления рекультивации.

При наличии всех выявленных факторов в виде графических данных возможно создание унифицированной программы выбора рационального направления рекультивации нарушенных земель на основе ГИС.

Таким образом, выбор рационального направления рекультивации осуществляется с применением интегрированной карты и структурно-логической модели.

На основе геоинформационного картографирования и структурно-I логического моделирования создана методика выбора рационального

' направления рекультивации нарушенных земель. Для апробации методики был

выбран разрез «Распадский» Кузнецкого угольного бассейна. В результате расчетов в качестве рационального направления рекультивации по максимуму предпочтений всего комплекса факторов было определено лесохозяйственное направление (табл. 4). Фактор геодинамической опасности на разрезе «Распадский» не рассматривался, так как глубина разреза меньше 100 м.

Стоимость услуг за проведение исследований по выбору рационального направления рекультивации, основанная на расценках соответствующих работ, представлена в табл. 5.

Рис. 2. Структурно-логическая модель выбора рационального направления рекультивации земель на углепромышленных территориях

Расчет значения RDR RDR^DR м*.,, где DR,=

Проверка значения RDR

S- 1

о о о

g I & Ё о. 5

Ci 2

Удовлетворение условию: глубина разреза H < 100 м

Определение степени геодинамической опасности района

1степень

Утверждение рациональною

направления рекультивации

Мониторинг 2 степень

*

Проведение дополнительных исследований

3 степень

4 степень

Рис. 3. Блок-схема выбора рационального направления рекультивации нарушенных земель

где DR - direction of reclamation (направление рекультивации), RDR - rational direction of reclamation (рациональное направление рекультивации), jjj- значение весового коэффициента, смысловое значение стрелки: сплошная - «ДА», пунктирная - «НЕТ».

Таблица 4. Выбор рационального направления рекультивации для разреза «Распадский»

Сельскохозяйственное направление Лесохозяйстаенное направление Водохозяйственное направление Рекреационное направление Природоохранное и санитарно-гигиеническое направление Строительное направление

Экологический потенциал ландшафта (А 1) 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13

Медико-социальная характеристика района (А2) 0,026 0,026 0,026 0,026 0,026

0,026 0,026 0,026 0,026 0,026

0,026 0,026 0,026 0,026 0,026

0,026 0,026 0,026 0,026 0,026 0,026

0,026 0,026 0,026 0,026 0,026

Наличие пригодных вскрышных и вмещающих пород (АЗ) 0,13 0,13 0,13

Инженерно-геологическая характеристика пород (А4) 0,13 0,13 0,13

Показатели химического и гранулометрического состава пород (А5) 0,027 0,027 0,027 0,027

0,027 0,027 0,027 0,027

0,027 0,027 0,027 0,027

0,027 0,027 0,027

0,027 0,027 0,027 0,027

0,027 0,027 0,027

Характеристика нарушенных земель по форме рельефа (Аб) 0,12 0,12 0,12

Морфометрическая характеристика рельефа (А7) 0,055 0,055 0,055 0,055 0,055 0,055

0.055 0,055 0,055 0,055 0,055 0,055

Характеристика увлажнения нарушенных земель (А8) 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09

гаи 0,856 0,882 0,598 0,59 0,794 0,58

мж 0,882

Таблица 5. Стоимость услуг за проведение исследований по выбору

рационального направления рекультивации

Виды работ Стоимость работ, тыс. руб.

«простое» исследование «промежуточное» ! «сложное» исследование ! исследование

Административное руководство 150 150 150

Создание заявки на исследование 45 75 ! 105 225 I 300

Разработка программы исследования 150

Разработка методического инструментария 105 150 | 195

Написание различного вида отчетов

Отчет 150 150 150

Аналитическая справка 225 225 225

Аналитический отчет 600 600 1 600

Обоснование проекта математической обработки информации 75 75 1 75 1

Июго 1500 1650 | 1800

По результатам диссертационной работы созданы «Методика выбора рационального направления рекультивации земель при открытых разработках с учетом экологических факторов на углепромышленных территориях» и компьютерная программа «Выбор рационального направления рекультивации». Они использованы и реализованы ФГУДП «Тулапроект» для разработки проектов по рекультивации нарушенных горными работами земель и проектным экспертным центром Московского государственного горного университета.

Заключение

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, внесшую значительный вклад в разработку научных основ рекультивации нарушенных земель. Решены актуальные научно-практические задачи восстановления и управления природно-техническими системами на основе геоинформационной системы, картографирования и структурно-логического моделирования.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработан метод с использованием структурно-логической модели и геоинформациопной системы, позволяющий осуществить выбор рационального направления рекультивации для обеспечения безопасного уровня функционирования экосистем на углепромышленных территориях;

2. Разработана структурно-логическая модель выбора рационального направления рекультивации, позволяющая определить его по ранжированию направлений рекультивации и учитывающая социальные, геоморфологические и ландшафтные характеристики окружающей среды;

3. Систематизированы на основе геоинформационной системы выявленные геотехноморфологические и геоэкологические факторы, влияющие на выбор рационального направления рекультивации.

4. С использованием ГИС получена комплексная карта на основе послойного представления данных по экологическому потенциалу ландшафтов, плотности населения и медико-экологическому районированию.

5 Разработана методика выбора рационального направления рекультивации земель, которая реализована в виде программного обеспечения на ЭВМ.

6. Проведены исследования для условий Кузнецкого угольного бассейна, по I результатам которых выявлены 8 значимых факторов, определено их влияние

на выбор рационального направления рекультивации и рассчитаны весовые коэффициенты.

7. С использованием геоинформационного картографирования и структурно-логической модели установлено, что для разреза «Распадский» Кузбасса рациональным является лесохозяйственное направлением рекультивации.

8. Созданная методика рекомендуется к использованию на различных этапах хозяйственной деятельности (оценка воздействия на окружающую среду и государственная экологическая экспертиза), а также в качестве основы для создания программы выбора рационального направления рекультивации в

различных отраслях горнодобывающей промышленности как для Кузбасса, так и других регионов России.

Список опубликованных по теме диссертации работ:

1. Ярощук О.Н. Системный подход в восстановлении земель, нарушенных открытыми горными работами// Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2003. - № 6. - С. 116.

2. Мулюкина O.E., Хабарова Е.И., Ярощук О.Н. Первичная инвентаризация разработок российских фирм, рекламируемых в Интернете, в сфере биохимической и биологической рекультивации земель// Геотехнология: нетрадиционные способы освоения месторождений полезных ископаемых: материалы Международного симпозиума. Москва, 17-19 ноября 2003 г. - М.: Изд-во РУДН, 2003.-С. 186-187.

3. Ярощук О.Н., Хабарова Е.И. Сопоставление нарушаемых и восстанавливаемых земель (по материалам статистических данных 2001 года)// Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр: материалы Второй международной конференции. Москва, 15-18 сентября 2003 г. - М.: Изд-во РУДН, 2003. - С. 361-362.

4. Ярощук О.Н., Хабарова Е.И. Инвентаризация запатентованных материалов в сфере восстановления земель, нарушенных открытыми горными разработками// Материалы научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения проф. Г. Б. Гальдина. - Пенза: РИО ПГСХА, 2003. -С. 182-183.

5. Хабарова Е.И., Ярощук О.Н. Вопросы становления нарушенных территорий в контексте менеджмента в социобиотехносфере // Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр: материалы Второй международной конференции (15-18 сентября 2003 г., Москва). - М.: Изд-во РУДН, 2003. - с.462-464.

6. Ярощук О.Н., Хабарова Е.И. О недостаточном использовании Интернет-сеги угледобывающими предприятиями для декларации своей экологической

политики// Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - № 1. -С. 150-151.

7. Ярощук О.Н., Хабарова Е.И. Расширительный вариант рекультивационных мероприятий для открытых горных разработок/' Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - № 4. - С. 117-120.

8. Ярощук О.Н., Хабарова Е.И. Выбор направления рекультивации нарушенных земель с использованием системного анализа и метода экспертной оценки// Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 9. - С. 180-182.

9. Ярощук О.Н., Светлосанов В.А., Хабарова Е.И. Применение системного анализа при выборе направления рекультивации земель// Состояние биосферы и здоровье людей: сборник материалов V Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза; РИО ПГСХА, 2005. - С. 111-114.

10. Ярощук О.Н., Хабарова Е.И. Потенциал использования Интернет-технологий для декларирования экологической политики на предприятиях угольной промышленности России// Устойчивое развитие и экологический менеджмент. Вып 1. Материалы международной конференции. - СПб.: СПбГУ, ВВМ: 2005. - С. 334-338.

11. Ярощук О.Н. Использование ГИС-технологий при выборе рационального направления рекультивации на углепромышленных территориях// Рукопись деп. в изд. МГГУ 12.12.05. № 442/02-06. - 3 с.

Подписано в печать 20.12.2005. Формат 60x90/16. Объем 1 п. л. Тираж 100 экз. Заказ

Типография Московского государственного горного университета, Москва, Ленинский пр-т, д. 6.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ярощук, Олеся Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РОЛЬ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО СОСТОЯНИЯ

УГЛЕПРОМЫШЛЕННЫХ

ТЕРРИТОРИЙ.

1.1. Устойчивое развитие и его индикаторы.

1.2. Нарушение земель при открытых горных работах. ^

1.3. Нарушение земель открытыми разработками в угольной промышленности.

1.4. Обобщенная характеристика рекультивационной деятельности.

1.4.1. Рекультивация земель с точки зрения обеспечения экологической безопасности углепромышленных территорий

1.4.2. Динамика рекультивации нарушенных угледобывающими предприятиями земель в России.

1.4.3. Рекультивация нарушенных угледобывающими предприятиями земель за рубежом.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА НАПРАВЛЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ, ПОЗВОЛЯЮЩЕГО ОБЕСПЕЧИТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕРРИТОРИЙ.

2.1. Направления рекультивационных работ.

2.1.1. Перечень направлений рекультивации.

2.1.2. Факторы, влияющие на выбор направления рекультивации.

2.2. Последовательность рекультивационных работ.

2.2.1. Проектный этап — содействие развитию системы экологического менеджмента.

2.2.2. Технический этап - формирование каркаса восстанавливаемых земель.

2.2.3. Биологический этап — использование воспроизводящих технологий.

2.2.4. Объединенный модуль рекультивационных работ.

2.3. Инновационный потенциал рекультивационных работ.

2.3.1. Экологическая безопасность как основа для разработки инновации.

2.3.2. Статистические модели, используемые при принятии решении.

2.3.3. Предпочтение метода Дельфи для прогнозирования 53 рекультивационных работ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. МЕТОД ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОГО

НАПРАВЛЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ И

СТРУКТУРНО-ЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

3.1. Этапы метода.

3.2. Составление анкеты и опрос экспертов. ^

3.2.1. Подбор экспертов. ^

3.2.2. Формирование 1 блока экспертизы - выявление факторов, значимых при определении рационального направления рекультивации. ^

3.2.3. Обзор выявленных параметров, подлежащих экспертной оценке.

3.2.4. Формирование 2 блока экспертизы - определение вклада каждого фактора для принятия решений.

3.3. Анализ экспертных оценок.

3.4. Применение ГИС-технологии при выборе рационального направления рекультивации.

3.4.1. Понятие географической информационной системы.

3.4.2. Источники данных для ГИС.

3.4.3. Модели пространственных данных.

3.4.4. Создание комплексной карты на основе ГИС.

3.5. Создание итогового программного обеспечения и методики.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3. 2 Q

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ОЦЕНКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ. т

4.1. Реализация на примере разреза «Распадский» Кузнецкого угольного бассейна.

4.2. Оценка методики выбора рационального направления рекультивации нарушенных земель.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка метода выбора рационального направления рекультивации на углепромышленных территориях с учетом экологических факторов"

Актуальность работы. По экспертным оценкам, для 55 % территории России самой острой признана проблема нарушения земель в процессе хозяйственной деятельности и невыполнения обязательных работ по их рекультивации. Для 30 % территорий эта проблема оценена как имеющая приоритетный характер. В их числе регионы с развитой добывающей промышленностью и с низким потенциалом самовосстановления экосистем на нарушенных землях (северные территории).

Ежегодно в угольной отрасли нарушается около 6 тыс. га земель при подземной и 120 тыс. га при открытой угледобыче. Основная часть нарушенных земель приходится на Кузбасс, где добыча угля осуществляется преимущественно открытым способом. В ближайшие годы устойчивые объемы добычи угля предполагается обеспечить за счет Кузбасса. Однако в этом регионе уже сейчас из-за значительных масштабов техногенных нарушений возникли экологические опасности. Проблема усугубляется массовым закрытием нерентабельных шахт и разрезов, при этом рекультивация нарушенных земель до настоящего времени не включена в перечень приоритетов среди экологических мероприятий.

В этих условиях актуальны изыскания по обеспечению экологической безопасности углепромышленных территорий. Такое обеспечение возможно посредством выбора рационального направления рекультивации нарушенных земель.

До настоящего времени при выборе направлений рекультивации превалировал хозяйственный подход, где вид рекультивационных работ определялся исходя из экономических возможностей или по видам землепользования до нарушения земель горными работами. Однако сегодня подход к выбору направлений рекультивации с учетом прежде всего экологических факторов в масштабе углепромышленных территориальных образований является критериальным для определения структуры рекультивации земель в целях обеспечения безопасного уровня функционирования экосистем.

С учетом изложенного разработка метода выбора рационального направления рекультивации является актуальной научной и практической задачей, имеющей большое значение для обеспечения эффективного управления компонентами окружающей природно-техногенной среды в целях экологически безопасного функционирования ландшафтов углепромышленных территорий.

Цель работы заключается в достижении безопасного уровня функционирования экосистем на углепромышленных территориях путем выбора рационального направления рекультивации нарушенных земель.

Идея работы состоит в том, что выбор рационального направления рекультивации земель, нарушенных открытым способом добычи угля, необходимо осуществлять с учетом геотехноморфологических, геоэкологических факторов и степени геодинамической опасности района.

Объект исследования: земли, нарушенные при открытой добыче угля.

Предмет исследования: методы выбора направления рекультивации нарушенных при открытых разработках земель.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использовались методы статистического, факторного и структурного анализа, экспертный метод Дельфи, компьютерное моделирование.

Современное состояние проблемы, цель и идея работы обусловили необходимость постановки и решения следующих задач:

1. Проведение геоэкологического анализа земельных ресурсов в углепромышленном районе и инвентаризации видов рекультивационных мероприятий, предусматриваемых при ведении открытых горных работ;

2. Выявление геотехноморфологических и геоэкологических факторов с учетом требований экологической безопасности углепромышленных территорий;

3. Систематизация факторов с применением геоинформационной системы на основе экологического потенциала ландшафтов, плотности населения и медико-экологического районирования;

4. Разработка метода выбора рационального направления рекультивации;

5. Определение рационального направления рекультивации нарушенных земель с использованием геоинформационного картографирования и структурно-логической модели;

6. Реализация метода на примере открытых горных работ в Кузнецком угольном бассейне;

7. Выбор рационального направления рекультивации для одного из разрезов Кузбасса.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный метод выбора рационального направления рекультивации, учитывающий геотехноморфологические и геоэкологические факторы, включающий систематизацию факторов и структурно-логическое моделирование, позволяет обеспечить безопасный уровень функционирования экосистем на углепромышленных территориях.

2. Выбор рационального направления рекультивации базируется на систематизации выявленных факторов, полученной путем анализа многоуровневой и разнородной информации с применением геоинформационного картографирования по экологическому потенциалу ландшафтов, плотности населения и медико-экологическому районированию.

3. Разработанная структурно-логическая модель выбора рационального направления рекультивации, основанная на ранжировании факторов и определении степени геодинамической опасности района, позволяет осуществить выбор рационального направления рекультивации нарушенных земель на углепромышленных территориях.

Научная новизна работы состоит в: - разработке метода выбора рационального направления рекультивации на углепромышленных территориях, отличающегося тем, что выбор осуществляется с учетом экологического потенциала ландшафтов, медико-экологического районирования, степени геодинамической опасности района;

- систематизации выявленных геотехноморфологических и геоэкологических факторов на основе геоинформационной системы (ГИС).

- разработке структурно-логической модели выбора рационального направления рекультивации, отличающейся тем, что рациональное направление определяется по ранжированию направлений рекультивации, и учитывающей социальные, геоморфологические и ландшафтные характеристики окружающей среды;

Практическая значимость работы заключается в:

- разработке методики выбора рационального направления рекультивации земель с учетом экологических факторов на углепромышленных территориях;

- создании комплексной карты «Социо-медико-экологическая характеристика территорий» на основе ГИС;

- создании программного обеспечения, реализующего методику выбора рационального направления рекультивации на ЭВМ;

- определении для разреза «Распадский» Кузнецкого угольного бассейна рационального направления рекультивации с использованием структурно-логической модели и геоинформационной системы.

Реализация работы. Результаты исследований автора приняты ФГУДП «Тулапроект» для разработки проектов по рекультивации нарушенных горными работами земель, проектным экспертным центром МГГУ, использованы во «Временной методике расчета объема твердых отходов, накопившихся на закрываемых шахтах (разрезах), и номенклатуры исходной базы данных для формирования информационной поисковой системы выбора эффективных решений по их утилизации», а также спецкурсах для студентов Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова -«Моделирование изменений природной среды», Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В.

Ломоносова - «Биохимические процессы в социобиотехносфере», Московского государственного горного университета - «Физические, химические и биохимические процессы горного производства».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на научных конференциях «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2003, 2004, 2005 гг.), II Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (Москва, РУДН, 15-18 сентября 2003 г.), Международном симпозиуме «Геотехнология: нетрадиционные способы освоения месторождений полезных ископаемых» (Москва, РУДН, 17-19 ноября 2003 г.), научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения проф. Г. Б. Гальдина (Пенза, ПГСХА, 2003 г.), V Международной научно-практической конференции «Состояние биосферы и здоровье людей» (Пенза, сентябрь 2005 г.), Международной конференции «Устойчивое развитие и экологический менеджмент» (Санкт-Петербург, 17-18 ноября 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 32 таблицы, 15 иллюстраций, список использованной литературы из 130 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Ярощук, Олеся Николаевна

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Для реализации разработанного метода выбора рационального направления рекультивации в целях обеспечения экологически безопасного уровня функционирования экосистем на углепромышленных территориях был выбран Кузнецкий угольный бассейн, т. к. по нему имелась наиболее полная необходимая для расчетов информация.

2. В результате расчетов для разреза «Распадский» в качестве рационального направления рекультивации было определено лесохозяйственное.

3. Определена стоимость услуг за проведение исследований по выбору рационального направления рекультивации, указана разница в затратах между проведением сложного, промежуточного и простого исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, внесшую значительный вклад в разработку научных основ рекультивации нарушенных земель. Решены актуальные научно-практические задачи восстановления и управления природно-техническими системами на основе геоинформационной системы, картографирования и структурно-логического моделирования.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработан метод с использованием структурно-логической модели и геоинформационной системы, позволяющий осуществить выбор рационального направления рекультивации для обеспечения безопасного уровня функционирования экосистем на углепромышленных территориях;

2. Разработана структурно-логическая модель выбора рационального направления рекультивации, позволяющая определить его по ранжированию направлений рекультивации и учитывающая социальные, геоморфологические и ландшафтные характеристики окружающей среды;

3. Систематизированы на основе геоинформационной системы выявленные геотехноморфологические и геоэкологические факторы, влияющие на выбор рационального направления рекультивации.

4. С использованием ГИС получена комплексная карта на основе послойного представления данных по экологическому потенциалу ландшафтов, плотности населения и медико-экологическому районированию.

5. Разработана методика выбора рационального направления рекультивации земель, которая реализована в виде программного обеспечения на ЭВМ.

6. Проведены исследования для условий Кузнецкого угольного бассейна, по результатам которых выявлены 8 значимых факторов, определено их влияние на выбор рационального направления рекультивации и рассчитаны весовые коэффициенты.

7. С использованием геоинформационного картографирования и структурно-логической модели установлено, что для разреза «Распадский» Кузбасса рациональным является лесохозяйственное направлением рекультивации.

8. Созданная методика рекомендуется к использованию на различных этапах хозяйственной деятельности (оценка воздействия на окружающую среду и государственная экологическая экспертиза), а также в качестве основы для создания программы выбора рационального направления рекультивации в различных отраслях горнодобывающей промышленности как для Кузбасса, так и других регионов России.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Ярощук, Олеся Николаевна, Москва

1. Устойчивое развитие: ресурсы России. Под общ. ред. академика РАН Н. П. Лаверова. М.: Издательский центр РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2004. -212 с.

2. Вылегжанина Е. Е. Управление природными ресурсами и экологический менеджмент: мировой правовой опыт и перспективы его адаптации в Российской Федерации. М.: ОКОРОН ИМЭМО РАН, 2001. -51 с.

3. Сметанин В. И. Рекультивация и обустройство нарушенных земель. -М.: Колос, 2000.-96 с.

4. Игнатенко И. В., Постнов И. С., Гладкий И. Ю. Опыт рекультивации нарушенных земель в Субарктике// Освоение Севера и проблемы рекультивации: Доклады III Межд. конференции, 27-31 мая 1996 г., г. Санкт-Петербург. Сыктывкар, 1997. - 453 с.

5. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П., Бурцев Л. И. «Экологические проблемы освоения недр при устойчивом развитии природы и общества». М.: ООО Изд-во «Научтехлитиздат», 2003. 262 с.

6. Красавин А. П. Защита окружающей среды в угольной промышленности. М: Недра, 1991.-221 с.

7. Курачев В. М., Андроханов В. А. Классификация почв техногенных ландшафтов// Сибирский экологический журнал, 2002, том IX, № 3, с. 255261.

8. ГОСТ 17.5.1.02-85. Охрана природы. Земли. Классификация нарушенных земель для рекультивации.

9. Государственный (национальный) доклад «О состоянии и использовании земель Российской Федерации в 2001 году». — М.: Федеральная служба земельного кадастра России, 2002. 155 с.

10. Родзевич Н. Н. Геоэкология и природопользование: Учеб. для вузов/ Н. Н. Родзевич. М.: Дрофа, 2003. - 256 с.

11. Каплунов Ю. В., Климов С. Д., Красавин А. П. Экология угольной промышленности России на рубеже XXI века: Под общ. ред. С. Л. Климова. -М.: Изд-во Академии горных наук, 2001. 295 с.

12. Ельчанинов Е. А. Управление охраной окружающей среды на угледобывающих предприятиях России// Безопасность жизнедеятельности, № 5, 2002. с. 22-25.

13. Аюров В.Д. Физико-экономический и эколого-экономический аспекты производственной деятельности человека. Эколого-экономические проблемы природопользования в горной промышленности. Сб. научных трудов. -Шахты: Изд-во ЮРО АГН, 2002. С. 3-5.

14. Попов В. Н. Социально-экономическое программирование структурных преобразований экономики углепромышленных регионов. Автореферат дисс. на соиск. ученой степени д. э. н., Екатеринбург, 2000. 36 с.

15. Шмаль А. Г. Методологические подходы к созданию национальной системы экологической безопасности. http://npf-eos.ru/articles/ecobezopasnost metodologicheskie podhody.doc

16. ГОСТ 17.5.1.01-83. Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения.

17. Колесников Б. П., Моторина JL В. Методы изучения биогеоценозов в техногенных ландшафтах// Программа и методика изучения техногенных биогеоценозов М., 1978.- С. 5-12.

18. Красавин А. П., Маляров И. П. и др. Геотехнические и экологические основы формирования отвалов: Учеб. пособие. Магнитогорск: МГМА, 1997. -71 с.

19. Панков Я. В. Научные основы биологической рекультивации техногенных ландшафтов. Автореферат на соиск. уч. степени д. с/х н. -Воронеж, 1996.-28 с.

20. Баранник JI. П., Шмонов А. М. Рекультивация земель. Кемерово, Кемеровское книжное изд-во, 1988.- 119 с.

21. Станкус В. М., Баранник JL П. Рекультивация нарушенных земель как ноосферная технология // Уголь. 1997. - № 1, с. 53 - 54.

22. Баранник JI. П. Лесная рекультивация техногенных территорий (на примере угольных разрезов Южного Кузбасса) / Автореферат дисс. на соиск. уч. степени канд. с/х наук. Свердловск, 1974. - 24 с.

23. Томаков П. И. Восстановление поверхности, нарушенной открытыми горными работами, при различных комплексах оборудования. «Добыча угля открытым способом», М., 1970, № 7-8, с. 23-27.

24. Типовые технологические схемы рекультивации нарушенных земель на разрезах.- ВНИИОСуголь, Пермь, 1984. 173 с.

25. Арчегова И. Б. Экологическое мировоззрение основа устойчивого развития/Юсвоение Севера и проблемы природовосстановления: Доклады IV межд. конф., 3-7 августа 1998 г. Сыктывкар. - Сыктывкар, 2000. - 304 с.

26. Арчегова И. Б., Евдокимова Т. В. и др. Восстановление -конструктивная часть проблемы защиты природы// Освоение Севера и проблемы рекультивации: Доклады III межд. конф., 27-31 мая 1996 г., г. Санкт-Петербург. Сыктывкар, 1997. - 453 с.

27. Капелькина JI. П. Экологические аспекты оптимизации техногенных ландшафтов. Санкт-Петербург, Наука, 1993. - 192 с.

28. Аюров В.Д., Каледина Н.О., Пучков JI.A. Теоретическое обоснование приоритетных направлений природоохранной деятельности на угольныхшахтах. Горный информационно-аналитический бюллетень. Вып. 2. М.: МГГУ,ИАЦГН, 1994.-С. 8-10.

29. Silburn D. М., Crow F. R. Soil properties of surface mined land// Trans. ASAE, 1984, V. 27, № 3. p. 827-832.

30. Крупская Jl. Т. Техногенное разрушение почв на горных предприятиях юга Дальнего Востока и их рекультивация. Диссертация на соиск. ученой степени д. б. н., Хабаровск, 1994.

31. ГОСТ 17.5.3.04 83. Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель.

32. Крючков В. В. Необходимость и возможность рекультивации нарушенных земель на Севере // Доклады II межд. конф. «Освоение Севера и проблема рекультивации» (25-28 апреля 1994 г., г. Сыктывкар). Сыктывкар, 1994.-с. 23-27.

33. Хабарова Е. И. Альянс экологии и менеджмента// Экология и жизнь, 2000, № 4, с. 22-24.

34. Гусева Т. В., Хачатуров А. Е. и др. Добровольная экологическая деятельность: неиспользуемые возможности. -М.: Социально-экологический Союз, 1999.-76 с.

35. Ярощук О. Н., Хабарова Е. И. О недостаточном использовании Интернет-сети угледобывающими предприятиями для декларации своей экологической политики// Горный информационно-аналитический бюллетень.- 2004. -№ 1. С. 150-151.

36. Михно В. Б. Ландшафтно-экологические основы мелиорации: Учебник. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1995. - 208 с.

37. Цукерман И. С., Игошин В. М., Мощенникова М. В., Надршин Т. К. Временные методические указания по рекультивации нарушенных земель в угольной промышленности. Типография ПВВКУ. Пермь, 1980. -205 с.

38. Янкевич М. И., Квитко К. В. Биоремедиация нефтезагрязнённых водоёмов// Экология и промышленность России. 1998. - № 12.-е. 21-26.

39. Тесленко Р. В. Обоснование технологических схем восстановления качества грунтовых вод для охраны земель от техногенных загрязнений. Автореферат дисс. на соиск. ученой степени к. т. н., Краснодар, 2001.

40. Хабарова Е. И. Биотехнология на службе землепользователей // Земельный вестник России, 2003. № 1.-е. 29-31.

41. Экологическая биотехнология: Пер. с англ./ Под ред. К. Ф. Форстера, Д. А. Дж. Вейза. Л.: Химия, 1990. - Пер. изд.: Великобритания, 1987. - 384 с.

42. Халимов Э. М. Эколого-микробиологические основы рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Автореферат дисс. на соиск. ученой степени к. б. н., Москва, 1996.

43. Игонин А. М. Как повысить плодородие почвы в десятки раз с помощью дождевых червей. М.: Информационно-внедренческий центр «Маркетинг», 1995. - 88 с.

44. Шикула Н. И., Фантух В. С., Науменко В. И. Влияние вермикомпоста на воспроизводство плодородия серых лесных почв// Химия в сельском хозяйстве. 1994. - № 4. - С. 14-15.

45. Горлов В. Д. Рекультивация земель на карьерах. М.: Недра, 1981. -194 с.

46. Пойкер X. Культурный ландшафт: формирование и уход. Пер. с нем. В. В. Цветкова. М.: Агропромиздат, 1987. - 176 с.

47. Ярощук О. Н. Системный подход в восстановлении земель, нарушенных открытыми горными работами// Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003. - № 6. - С. 116.

48. Ярощук О. Н., Хабарова Е. И. Расширительный вариант рекультивационных мероприятий для открытых горных разработок// Горный информационно-аналитический бюллетень. 2004. - № 4. - С. 117-120.

49. Сидоров М. Большие деньги под микроскопом // Профиль, 2002. 30 сент., с. 38-40.

50. Щербакова Е. П., Хабарова Е. И., Ярощук О. Н. Новые качества рекультивации// Безопасность жизнедеятельности. 2004. - № 1. - С. 33-37.

51. Рельеф среды жизни человека (экологическая геоморфология)/ Отв. ред. Э. А. Лихачева, Д. А. Тимофеев. М.: Медиа ПРЕСС, 2002. - 640 с.

52. Ярощук О. Н. Карьер Подольского экспериментального цементного завода: конверсия в торгово-развлекательный комплекс с учетом интеграции его в ландшафт и органичного сочетания с природой// Экохроника. 2005. -№ 1.-С. 25.

53. Красавин А. П., Катаева И. В. и др. Биогеохимические превращения в почвогрунтах при рекультивации нарушенных земель// Растения и промышленная среда: Сб. научных трудов. Свердловск: УрГУ, 1989. 160 с.

54. Тетиор А. Н. Экологическая инфраструктура и среда жизни. М.: РЭФИА, 2002. - 422 с.

55. Рудольф В., Хенце Х.-И. и др. Натурализация городской застройки // Архитектура и строительство России. 2001. - № 10. - С. 25-30.

56. Рычкова Н. В. Особенности маркетинговых инноваций: учебное пособие/ Н. В. Рычкова. М.: КНОРУС, 2005. - 240 с.

57. Ларичев О. И., Мошкович Е. М. Качественные методы принятия решений. Вербальный анализ решений. М.: Наука, Физматлит, 1996. - 208 с.

58. Борисов А. Н., Крумберг О. А., Федоров И. П. Принятие решений на основе нечетких моделей: Примеры использования. Рига: Зинатне, 1990. -184 с.

59. Орлов А. И. Менеджмент в техносфере: Учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений/ А. И. Орлов, В. Н. Федосеев. М.: Изд. центр «Академия», 2003. - 384 с.

60. Тюрин Ю. Н. Экспертная классификация// Экспертные методы в системных исследованиях. М.: ВНИИСИ, 1979. - с. 5-15.

61. Социология: Словарь-справочник. Т. 4. Социологическое исследование: Методы, методика, математика и статистика. М.: Наука, 1991. -357 с.

62. Экспертные оценки в социологических исследованиях/ С. Б. Крымский, Б. Б. Жилин, В. И. Паниотто и др. Отв. ред. С. Б. Крымский. АН УССР, Институт философии. Киев: Наукова думка, 1990. - 320 с.

63. ГОСТ 17.8.1.01-86. Охрана природы. Ландшафты. Термины и определения.

64. Экологический атлас России. Отв. ред. Евтеев О. А., Январёва JL Ф. Географический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова, ЗАО «Карта», 2002. -128 с.

65. Трифонова Т. А., Селиванова Н. В., Ильина М. Е. Экологический менеджмент: Учеб. пособие для высш. школы. М.: Академический Проект: Фонд «Мир», 2003. - 320 с.

66. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест: Методические указания. М: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 1999.-38 с.

67. ГОСТ 17.5.1.03-86. Охрана природы. Земли. Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель.

68. Ларичев О. И. Теория и методы принятия решений, а также Хроника событий в Волшебных странах: Учебник. Изд. второе, перераб. и доп. М.: Логос, 2002. - 392 с.

69. Бугаец А. Н. Методы неметрического многомерного шкалирования при решении геологических задач// Математические методы и автоматизированные системы в геологии. Обзор. М.: АОЗТ «Геоинформмарк», 1996.-93 с.

70. Имитационное моделирование системы «Водосбор река - морской залив». Отв. ред. В. Крысанова и X. Луйк, Изд-во «Валгус», Таллинн, 1989. -428 с.

71. Меныыенина Е. А. Проблема системного анализа и ранжирования факторов экологического риска при ликвидации шахт// Горный информационно-аналитический бюллетень, № 1, 2004. с. 132-135.

72. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. М., 1985. - 720 с.

73. Авакян А. Б. Водохранилища в современном мире// Россия и современный мир, вып. 4(21), 1998.

74. Николаев А. В. О возможности искусственной разрядки тектонических напряжений с помощью сейсмических и электрических воздействий// Двойные технологии, № 2, 1999, с. 6-10.

75. Батугин А. С. Классификация участков земной коры по степени геодинамической опасности// 3-я международная конференция «Экология и развитие Северо-Запада России», 5-9 июля 1998 г. Научные доклады, СПб, 1998.-с. 263-268.

76. Паспорта номенклатуры специальностей научных работников (науки о Земле). М., 2001.-82 с.

77. Баранов Ю.Б., Берлянт A.M. и др. Геоинформатика: толковый словарь основных терминов. М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - 244 с.

78. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. М.: ГИС-Ассоциация, 1999.-204 с.

79. Геоинформационные системы. Обзорная информация. М.: ЦНИИГА, 1992.-52 с.

80. Цветков В .Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и статистика, 1998. - 288 с.

81. Гармиз И.В., Кошкарев А.В., Межеловский Н.В., Рамм Н.В. Геоинформационные технологии: принципы, международный опыт, перспективы развития. М., 1989. - 55 с.

82. Геоинформатика: Учеб. для студ. вузов/ Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, B.C. Тикунов и др.; Под ред. B.C. Тикунова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 480 с.

83. Кошкарев А.В., Тикунов B.C. Геоинформатика. М.: Картоцентр-Геодезиздат, 1993.-213 с.

84. Тикунов B.C., Цапук Д.А. Устойчивое развитие территорий: картографо-геоинформационное обеспечение: Москва-Смоленск, Изд-во СГУ, 1999.-176 с.

85. Жуков В.Т., Сербешок С.Н., Тикунов B.C. Математико-картографическое моделирование в географии. М.: Мысль, 1980. - 224 с.

86. Сербенюк С.Н. Применение моделей факторного и компонентного анализов для картографирования географических комплексов. Калинин: Изд-во КПИ, 1972.-92 с.

87. Кошкарев А.В., Лицукова Г.М., Смирнова Л.А. Создание карт ориентации путем обработки цифровой модели рельефа// Исследование вторичных биоценозов Среднего Сихотэ-Алиня. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1978.-С. 179-185.

88. Кошкарев А.В., Тикунов B.C., Трофимов A.M. Теоретические и методические аспекты развития географических информационных систем// География и природные ресурсы. М., 1991. - № 1. - С. 11-16.

89. Сербенюк С.Н. Составление карт средней многолетней урожайности при помощи ЭВМ. В кн.: Новое в тематике, содержании и методах составления экономических карт. - М.: МФ ВГО, 1970. - С. 80-90.

90. Кочуров Б.И. Экодиагностика и сбалансированное развитие: Учебное пособие. Москва-Смоленск: МАДЖЕНТА, 2003. - 384 с.

91. Стурман В.И. Основы экологического картографирования. Ижевск, 1995.-220 с.

92. Топчиев Л.Г. Пространственная организация географических комплексов и систем. Киев- Одесса: Высш. шк., 1988. - 178 с.

93. Кочуров Б.И., Лютый Л.А., Сдасюк Г.В. Проблемы перехода к устойчивому развитию и экологическое картографирование// Обз. инф.

94. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов/ВИНИТИ. 1995, № 6. -С. 15-24.

95. Кочуров Б.И., Иванов Ю.Г. Управление землепользованием и его информационное, научное и правовое обеспечение в степных регионах России//Степи северной Евразии. Оренбург: ИГПС «Газпромпечать», 2003. -С 289-293.

96. Ярощук О.Н. Использование ГИС-технологий при выборе рационального направления рекультивации на углепромышленных территориях// Рукопись деп. в изд. МГГУ 12.12.05. № 442/02-06. 3 с.

97. Воробьев В.В., Белов J1.B. и др. Проблемы и перспективы комплексного эколого-географического картографирования Сибири. -География и природные ресурсы, 1987, № 3. С. 10-18.

98. Балдина Е.А. Географо-картографическое обоснование геоинформационных систем// К.А. Салищев и географическая картография (к 90-летию со дня рождения). М.: РАН, МЦ РГО, 1995. - С. 145-154.

99. Исаченко Л.Г. Ландшафтное районирование России как основа регионального эколого-географического анализа/ Изв. РГО, 1996, Т. 128, вып. 5.-С. 12-24.

100. Исаченко Л.Г. Отечественное экологическое картографирование: первые итоги. — Известия Русского Географического общества, 1992, Т. 124, вып. 5.-С. 418-427.

101. Воробьев В.В., Белов Л.В. и др. Комплексное эколого-географическое картографирование: сущность, принципы и основные проблемы развития// Эколого-географическое картографирование и районирование Сибири. Новосибирск, 1990.-С. 20-38.

102. Смирнов JI.E. Геоэкологическое картографирование// Основы геоэкологии. СПб, 1994. С. 55-76.

103. Тикунов B.C. Картография и геоинформатика: общность корней и путей развития// Геоинформационное картографирование. М.: МЦ РГО, 1993.-С. 38-46.

104. Комплексная региональная схема рекультивации земель Кузнецкого угольного бассейна. Сводная пояснительная записка по техническому этапу рекультивации. Том 1, книга 1, часть 1. Кемерово, 1982. 63 с.

105. Нецветаев А. Г., Репин Л. Н., Соколовский А. В., Юткин А. В. Технология глубокой разработки угольных пластов: анализ опыта внедрения на разрезе «Распадский»// Уголь, № 2, 2005, с. 9-10.

106. Гигиенические аспекты районной планировки и градостроительства в Кемеровской области. Отв. ред. Е. М. Горбачев. Новосибирск, Издательство «Наука», 1978.-229 с.

107. Основы прикладной социологии. Учебник для вузов. Коллектив авторов. Под ред. Ф. Э. Шереги и М. К. Горшкова. М.: Интерпракс, 1996. -184 с.

108. Рабочий проект «Рекультивация земель, нарушенных горными работами шахты «Новокузнецкая», предусмотренный проектом ликвидации ОАО «Шахта Новокузнецкая» ОАО УК «Кузнецкуголь». Том 1. Пояснительная записка. Кемерово, 2004. 82 с.

109. Экспертное заключение по рабочему проекту «Рекультивация земель, нарушенных горными работами шахты «Новокузнецкая», предусмотренный проектом ликвидации ОАО «Шахта Новокузнецкая» ОАО УК «Кузнецку гол ь».