Оценка антропогенного воздействия в бассейне р. Арчеды с использованием геоинформационных технологий

Жк5 Я

DOI:

Вопросы геоэкологической оценки территорий имеют важное значение для анализа современного состояния и направлений рационального природопользования территорий для достижения целей устойчивого развития [1; 6; 9; 11–17; 26]. Проведение такой оценки методологически основано на анализе антропогенного воздействия на территорию, выделения характера ее освоения. При этом рассматриваются нарушения всех природных компонентов. Для пространственного выявления неоднородности распространения геоэкологической напряженности используются характеристики значений антропогенного воздействия относительно их территориального распространения. Территориальный подход в геоэкологии позволяет провести пространственный анализ особенностей освоения территории и его последствий, а также выявить направления оптимизации в территориальном аспекте. Ввиду этого применение бассейнового подхода при анализе геоэкологического состояния является разработанным актуальным направлением в геоэкологических и геоморфологических исследованиях [21; 25; 28].

Бассейны малых рек издавна были местами притяжения населения, особенно это касается степной зоны, в которой расположена Волгоградская область [4; 24; 27; 29]. Река Арчеда относится к малым рекам, ее длина составляет около 160 км, она является левым притоком реки Медведицы [3]. Равнинный рельеф, благоприятные природно-климатические и агроклиматические условия, минераль- 34

ные ресурсы в виде нефтегазовых и известняковых месторождений способствовали хозяйственному освоению. Поэтому геоэкологический анализ современного состояния этой территории необходим. В дополнение к этому отметим, что малые реки степной зоны являются неустойчивыми системами, им свойственно пересыхание, заиление, они в еще большей степени зависят от природно-климатических условий и антропогенного воздействия, при этом играют важную роль в питании крупных рек [22; 30].

Материалы и методы исследования

В приведенной работе геоэкологический анализ выполнен по следующему плану:

• 1.    Анализ селитебной нагрузки.

• 2.    Оценка горнотехнического воздействия.

• 3.    Выявление агрохозяйственного использования территории.

• 4.    Пространственный анализ хозяйственного освоения бассейна.

Селитебная нагрузка. Селитебная нагрузка проявляется в процессе формирования сети населенных пунктов, при котором происходит преобразования естественного рельефа, изменение направления стока, сокращение естественной растительности, прокладка коммуникаций и инженерных сетей. Как было указано выше, геоморфологические условия бассейна Арчеды и природно-климатические условия способствовали формированию сети населенных пунктов в основном вдоль течения реки (рис. 1).

Рис. 1. Размещение населенных пунктов в бассейне Арчеды (сост. автором по: [32])

Для оценки селитебного воздействия был проведен подсчет населенных пунктов и отнесение их к различными типам: город, поселок, хутор.

Горнотехническая нагрузка. Бассейн реки Арчеды, расположенный в северо-западной части Волгоградской области, обладает значительным минерально-сырьевым потенциалом, сформированным особенностями геологического строения территории.

В районе исследования широко представлены неогеновые отложения нижнего плиоцена с песками и песчаниками. В южной части на поверхность выходят четвертичные отложения плейстоцена с песками, суглинками и глинами. На крайнем севере и северо-западе района отмечены выходы миоцена, представленные песками и глинами. В районе Фролово, а также на небольших участках на юго-востоке района встречаются выходы каменноугольной системы в виде известняка, кремния и алевролита среднего и верхнего отдела. Также на юго-западе района есть небольшой ареал выхода верхнего отдела юрской системы, представленного глинами и песчаниками.

Среди наиболее распространенных ресурсов на территории района выделяют: пресную воду, нефть, газ, песок, глину, щебень. Разведаны и добываются нефть, природный газ, строительный песок, глина, известняк и др. [23].

Таким образом, в пределах бассейна расположены месторождения нефти и газа, известняка, мела, песков.

Сельскохозяйственная нагрузка. Этот вид нагрузки демонстрирует специализацию хозяйственного освоения территории. Важным методом исследования является анализ данных дистанционного зондирования Земли с целью выявления пространственных особенностей сельскохозяйственных угодий и подсчета их площадей [5; 7; 10; 14; 20]. В качестве исходных данных были использованы космические снимки Landsat [32], по которым была проведена оцифровка полей с расчетом их площадей в геоинформационной системе QGis.

Итоговые выводы о современном геоэкологическом состоянии бассейна Арчеды основаны на выделении территорий, испытывающих разные виды антропогенного воздействия.

Результаты и обсуждение. На территории бассейна Арчеды располагаются населенные пункты следующих типов: город, поселок, хутор. К городским населенным пунктам относят город и городской поселок, а к сельским – деревню, село, станицу, аул, хутор, кишлак. Хутор – малый населенный пункт, состоящий из одного, иногда нескольких домохозяйств; казачья единица поселения [28]. Перейдем непосредственно к их рассмотрению и перечислим населенные пункты вниз по течению реки:

• 1)    х. Арчедино-Чернушенский;

• 2)    х. Манский;

• 3)    х. Перфиловский;

• 4)    х. Терновка;

• 5)    х. Калиновский;

• 6)    х. Шуруповский;

• 7)    г. Фролово;

• 8)    х. Ветютнев;

• 9)    х. Гуляевка;

• 10)    х. Колобродов;

• 11)    п. Арчединского лесхоза;

• 12)    п. Школьный;

• 13)    х. Падок;

• 14)    х. Никуличев;

• 15)    х. Посельский;

• 16)    х. Кундрючкин;

• 17)    х. Нижнянка.

Самым крупным населенным пунктом является г. Фролово, население которого составляет 34 124 чел. (2024 г.). Затем следуют 14 хуторов и 2 поселка. Таким образом, бассейн Арчеды характеризуется распространением сельских населенных пунктов. В хуторах и поселках в общей сложности проживает около 4,5 тыс. человек. Средняя плотность населения выделенной территории составляет 23 чел./км2.

Таким образом, мы видим, что на берегах Арчеды располагаются населенные пункты разного типа, но преобладающим являются хутора. Это объясняется следующими причинами: вдоль рек часто располагаются плодородные земли, что делает эти территории привлекательными для сельского хозяйства. Здесь могут возделываться различные культуры, а также развиваться скотоводство. Однако важно учитывать, что интенсивное земледелие может привести к проблемам, таким как эрозия почвы и загрязнение водоемов.

Проведенный анализ селитебной нагрузки в бассейне р. Арчеда свидетельствует о значительном воздействии на систему водосбора. Основные населенные пункты (г. Фролово, станица Арчединская и др.) сосредоточены преимущественно в среднем и нижнем течении реки, формируя локальные очаги загрязнения.

В геологическом разрезе бассейна выделяются:

• 1.    Докембрийский кристаллический фундамент (глубина залегания 800–1200 м).

• 2.    Палеозойские отложения (девонские и каменноугольные).

• 3.    Мезозойские образования (меловые).

• 4.    Кайнозойские осадки (палеогеновые и четвертичные).

Полезные ископаемые распределены неравномерно. В верхнем течении Арчеды преобладают строительные материалы, в среднем – комплекс полезных ископаемых (фосфориты, цементное сырье), нижнее течение богато гидроминеральными ресурсами. Далее рассмотрим более подробно отдельные месторождения, многие из которых эксплуатируются и сегодня. Это месторождения карбонатных пород (известняков и доломитов):

• –    Арчединское;

• –    Шуруповское;

• –    Калининское (добывается строительный камень в объеме около 170,6 тыс. м³ ежегодно);

• –    Липкинское (добывается строительный камень в объеме около 21 тыс. м³ ежегодно);

• –    Липкинское-I;

• –    Зимовское (добывается строительный камень в объеме около 46,5 тыс. м³ ежегодно);

• –    Шляховское (добыча в настоящее время не осуществляется).

Есть перспективное месторождение строительных песков – Корелевское: по предварительной оценке, запасы сырья составляют около 241 тыс. м3. Месторождения керамзитового сырья – Амелинское. Месторождение песков строительных – Перфиловское с ежегодной добычей сырья в объеме около 47 тыс. м3.

Также можно отметить на территории района многочисленные месторождения нефти и газа, расположенные в Арчединском нефтегазодобывающем районе.

Газовые месторождения на территории района в основном сосредоточены в западной части, нефтяные – в центральной, а нефтегазоносные – в восточной.

Реки и ручьи исследуемой территории, находящиеся в зоне влияния нефтепроводов, подвержены риску нефтяного загрязнения при аварийной утечке. В 2004 г. произошел прорыв нефтепровода вблизи х. Перфиловский. Серьезным последствием аварии явилось попадание сырой нефти в р. Арчеду. При отборе проб из реки на содержание нефти превышение ПДК углеводородов в воде составило 2,8 раза. Через год на месте аварийного разрыва были отобраны пробы почв на глубине 0–10 см, и в них обнаружено превышение фона углеводородов в 12–20 раз.

В долгосрочном прогнозе после завершения эксплуатации месторождения нефти восстановление ландшафта может занять десятилетия, а некоторые изменения могут быть необратимыми.

Таким образом, влияние добычи нефти на ландшафты является комплексным и требует внимательного управления и оценки экологических рисков. Особое внимание следует уделить рациональному использованию минеральных ресурсов с минимальным воздействием на экосистему речного бассейна.

Территория бассейна Арчеды включает в себя Михайловский, Фроловский, Серафи-мовичский и Ольховский муниципальные районы. В данных районах широко развито сельское производство. Среди основных сельскохозяйственных культур лидируют зерновые культуры, далее следуют технические и кормовые. Среди зерновых преобладают озимые, среди технических культур – подсолнечник, горчица, софлор.

Сельское хозяйство оказывает значительное влияние на природный ландшафт [6; 9; 11; 12; 18; 31]. Вот несколько ключевых аспектов этого влияния:

• 1.    Формирование агроландшафтов, которые включают поля, пастбища и сады. Эти ландшафты могут быть более однородными по сравнению с естественными экосистемами, что влияет на местную флору и фауну.

• 2.    Интенсивное земледелие: может привести к эрозии почвы, особенно в условиях низкого уровня осадков [8; 15]. Это может ухудшить качество почвы и снизить ее плодородие [2]. Для пологих склонов характерна плоскостная эрозия, крутых – линейная, приводящая к формированию эрозионных форм рельефа.

• 3.    Использование удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве: приводит к загрязнению рек и водоемов, что негативно сказывается на экосистемах и качестве воды [19].

Таким образом, для оценки антропогенной нагрузки в бассейне Арчеды был использован комплексный подход. Характер хозяйственного освоения бассейна Арчеды можно увидеть на карте (рис. 2), составленной на основе дешифрирования данных дистанционного зондирования Земли.

По данным геоинформационного анализа были получены статистические сведения о типах нарушения (см. таблицу).

Рис. 2. Антропогенное воздействие в бассейне реки Арчеды

Распределение видов антропогенного воздействия в бассейне Арчеды

Тип нарушения	Площадь, га	% от общей площади
Населенные пункты	8 420,948	6,1
Сельскохозяйственные угодья	81 153,85	59,0

Из таблицы следует, что ведущим направлением антропогенного воздействия является сельскохозяйственная деятельность, которая охватывает почти 60 % площади выделенной территории.

Заключение

Проведенное исследование с применением геоинформационных технологий позволило провести пространственный анализ геоэкологического состояния бассейна реки Арчеды, выявить основные направления антропогенного воздействия. По результатам анализа, основным видом антропогенного воздействия является сельскохозяйственное (растениеводство), охватывающее около 60 % территории. Тем не менее важным является расположение здесь нефтегазовых месторождений и нефте- и газопроводов, оказывающих, особенно в нештатных ситуациях, острое негативное воздействие в виде загрязнения почв и водных объектами нефтепродуктами.

Ввиду гидрологических особенностей Арчеда как малая река обладает повышенной чувствительностью к антропогенному воздействию, в свете чего необходима рационализация природопользования для поддержки устойчивого развития бассейна.