Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow ГЕОЭКОЛОГИЯ КРИОЛИТОЗОНЫ
Посмотреть оригинал

Методические приемы оценки потенциальной мерзлотно-экологической опасности хозяйственного освоения

Региональная специфика выбора оценочных параметров, способы комплексной оценки мерзлотно-экологического состояния и возможности прикладного ГИС-картографирования северных геосистем локального уровня рассматриваются на примере ряда тестовых объектов, расположенных в разных природно-климатических регионах криолитозоны (рис. 6.1 ).

Все методики нашли применение в практической деятельности и дали возможность оценить экологическую ситуацию при освоении различных регионов криолитозоны.

Матричный способ суммирования баллов литокриогенного и биотического состояния ландшафтов

Основные принципы комплексной оценки состояния ландшафтов локальной размерности рассмотрены на примере Надым-Пу- ровского междуречья - района интенсивной нефтедобычи в мерз- лотно-таежно-болотной зоне Западной Сибири. В мерзлотном отношении территория расположена в центральной геокриологической зоне, для которой характерно островное, реже - массивно-островное распространение высокотемпературных, маломощных мерзлых пород и длительное, разнообразное по мощности сезонное промерзание на талых породах. Однако на рассматриваемой территории, в пределах которой господствуют болотные ландшафты, мерзлотные условия отличаются от среднезональных, в первую очередь тем, что площади, занятые мерзлыми массивами, существенно больше. Ландшафты с ММП занимают без малого 60% площади Надым-Пуровского междуречья, причем на выпуклых олиготрофных болотах, занимающих около 30% общей площади, мерзлота имеет прерывистое распространение. Это значит, что соотношение мерзлых и талых участков составляет порядка 70-80% к 20-30%, местами - до 90% к 10%. На плоских верховых болотах мерзлых пород меньше (50-60%).

Как известно, современная вечная мерзлота на южной границе ее существования является весьма нестабильным образованием. Причины - высокая температура мерзлых пород (не ниже -1°С) и малая их мощность (менее 50 м). Протаивание ММП сопровождается активными криогенными процессами (термокарстом, термоэрозией) из-за большой льдистости грунтов. Талые породы потенциально предрасположены к образованию не- релетков или островов ММП, что, в свою очередь, будет сопровождаться интенсивным пучением. В естественных условиях в исследуемом районе проявляются процессы заболачивания, термокарста, пучения, а также опустынивания и дефляции. Антропогенные воздействия, в частности типичные нарушения в ходе эксплуатации нефтепромысловых объектов, на порядки усиливают эти процессы, превращая их в опасные и даже разрушительные.

Отличительные черты региона - слабый дренаж, чрезвычайно сильная заболоченность, преобладание отложений легкого механического состава. Ландшафтный облик формируют редкостойные сосновые и кедрово-сосновые леса с лишайниковым и моховым напочвенными покровами на песчаных подзолистых почвах, приуроченные к узким приречным полосам и гривам, и обширные болотные массивы на междуречьях. Господствующий тип болот- плоскобугристые мерзлые торфяники и выпуклые олиготрофные болота.

При разработке критериев оценки устойчивости следует исходить из того, что мерзлотные условия в южной части области вечной мерзлоты менее контрастны и разнообразны, чем на севере, в то время как биотические характеристики ландшафта - продуктивность фитоценозов, степень биоразнообразия - к югу заметно возрастают, а значит повышаются критерии их экологической ценности. Поэтому в интегральной оценке устойчивости геокомплексов Надым-Пуровского региона приоритет отдается биоте - важнейшему экологическому фактору. Число биотических показателей превышает число мерзлотных параметров.

Процедура комплексной оценки мерзлотно-биогического состояния ландшафтов проводится в следующей последовательности. Сначала выбираются мерзлотные и биотические факторы оценки, далее определяются градации этих факторов (в баллах), на основании которых строятся шкалы с их последующим сопоставлением в матричной форме. Оценка проводится по типам ПТК ранга «урочище». Каждый гсокомплскс оценивается по ряду биотических и мерзлотных показателей, влияющих на степень устойчивости и экологическую ценность ландшафта.

В набор биотических характеристик по мере снижения приоритетности входят четыре показателя:

  • упругая устойчивость - способность противостоять воздействиям, сохраняя свойственную структуру и функционирование (в данном регионе - ответную реакцию на воздействие в виде активизации дефляции и повышения пожароопасности);
  • потенциал самовосстановления растительного покрова;
  • хозяйственная ценность (наличие и обилие охогничье-промыс- ловых видов животных, ценность лесных и пастбищных ресурсов);
  • природоохранная значимость (наличие «краснокнижных» видов растений и животных; водоохранная роль).

Показатель упругой устойчивости репрезентативен для исследуемого региона верховьев рек Пур и Надым, отличающегося песчаным составом отложений и преобладанием соснового древостоя на дренированных гривообразных повышениях, поэтому он имеет не столько зональную, сколько региональную значимость, подчеркивая опасность прогрессирующего «опустынивания» исследуемого района в ходе его хозяйственного освоения.

Нетрудно заметить, что биотических критериев предлагается несколько больше, чем принято при традиционных инженерно-геологических оценках устойчивости, когда оперируют лишь потенциалом самовосстановления растительности.

Шкала биотической ценности включает четыре градации (от О до 3-х баллов).

Например, 0 баллов - биогически ценные ПТК. К ним отнесены дренированные леса междуречий, подверженные дефляции, пожарам, с низким потенциалом самовосстановления, но имеющие самую высокую в регионе хозяйственную ценность и природоохранную значимость. Три балла - биотически малоценные ПТК. Это преимущественно топяные болота и хасыреи - устойчивые ПТК, растительность которых быстро восстанавливается, а природоохранная значимость невелика.

Определение устойчивости мерзлотных условий основывается на оценке интенсивности проявления криогенных процессов, которые изменяют облик коренных ландшафтов и составляют угрозу функционированию инженерных сооружений. Основными критериями мерзлотной устойчивости в рассматриваемом регионе являются следующие характеристики мерзлотных условий:

  • • образование или исчезновение ММП, которое сопровождается активным проявлением криогенных процессов (пучения, термокарста, термоэрозии, солифлюкции);
  • • образование ММП и перелетков мерзлоты, которое не сопровождается активизацией криогенных процессов и образованием криогенных форм рельефа;
  • • изменение глубины сезонно-мерзлого или сезонно-талого слоев (СМС-СТС) и времени существования последних.

По этим критериям в соответствии со шкалой мерзлотной устойчивости все многообразие Г1ТК объединено в три группы от О до 2-х баллов. Увеличение балла означает рост устойчивости. Например, 0 баллов - мерзлотно неустойчивые природные комплексы, в которых протаивание ММП или, напротив, их новообразование сопровождается интенсивными криогенными процессами: при протаивании термокарстом, термоэрозией (при наличии стока) и солифлюкцией, при промерзании - пучением с образованием бугров. В эту группу входят почти все болотные ПТК, сложенные как мерзлыми, так и талыми породами. 2 балла - мерзлотно устойчивые ПТК, сложенные талыми, хорошо дренированными грунтами, где образование ММП маловероятно. Изменения коснутся лишь сезонного промерзания, мощность которого может увеличиться или уменьшиться, а сроки существования возрастут или сократятся. Рельефообразующих криогенных процессов практически нет. В эту группу входят дренированные залесенные ландшафты положительных форм рельефа и речных уровней крупных рек.

Интегральная оценка мерзлотно-экологического состояния каждой группы геокомплексов представлена в матрице (табл. 6.1), которая наглядно показывает их положение в шкалах эколого-био- гической ценности и мерзлотной устойчивости. Горизонтальная биотическая шкала как приоритетная на данной территории, характеризуется четырехбалльной системой градаций; мерзлотная устойчивость, как подчиненная, оценивается трехбалльной шкалой. Биотическая ценность определяет степень экологического риска освоения, а мерзлотная - надежность эксплуатации сооружений. Первый этап комплексной оценки - это суммирование баллов на пересечениях вертикального и горизонтального столбцов матрицы. При одинаковой сумме баллов ПТК располагаются таким образом, что по диагонали «слева-направо» уменьшается прямой экологический риск освоения из-за снижения хозяйственной ценности и природоохранной значимости наземных экосистем наряду с более быстрой восстанавливаемостью растительного покрова, в то же время возрастанием опасности аварийности инженерных сооружений в связи с осложнением мерзлотной ситуации.

Таблица 6.1

Комплексная оценка мерзлотно-биотического состояния ландшафтов, Надым-Пуровское междуречье

Балл

Биотическая ценность (степень экологического риска освоения)

0

1

2

3

о

Л °

н 2: о д о гг

СО Q

ЕЕ ?

0

-

Мерзлые

торфяники

КН"

Безлесные

болота

2

Н

Хасыреи

3

ОН

угная устой1: >стъ эксплуси оружений)

1

-

Слабодре-

нированнмс

леса

2

Н

Залесенные

болота

3

ОН

Песчаные

раздувы

4

ОУ

м с О. S о 2

^ S3

2

Дренированные леса

2

Н

Пойменные

леса

3

ОН

-

Низинные

топяные

болота

5

У

Примечание: * суммы баллов: от 1 до 5; * КН - крайне неустойчивые, Н- неустойчивые, ОН - относительно неустойчивые, ОУ - относительно устойчивые, У-устойчивые

Таким образом, из 12 квадратов сводной таблицы-матрицы оказались заполненными всего 9. По суммарному оценочному баллу все ПТК представлены пятью группами уязвимости к антропогенным воздействиям в определенной последовательности (от более - к менее уязвимым): 1—2—3—4—5 балла.

Например, мерзлые торфяники, получив балл мерзлотной устойчивости 0 (активизация опасных криогенных процессов - глубокого термокарста и термоэрозии при протаивании, протекающих достаточно быстро) и балл биотической оценки 1 (легко нарушаются, восстанавливаются медленно, природоохранная значимость высокая), имеют суммарный балл опасности 1 (табл. 6.2).

со

оо

Таблица 6.2

Факторы, определяющие риск хозяйственного освоения по группам ПТК

Г руппы ПТК

Биотические факторы, определяющие экологический риск освоения, балл

Мерзлотные факторы, определяющие инженерный риск освоения, балл

Сумма

баллов

Категория устойчивости по матрице

Мерзлые

торфяники

Нарушаются легко, восстанавливаются медленно. Природная и хозяйственная значимость достаточно высокие.

Балл=1

Активизация опасных криогенных процессов, протекающих достаточно быстро.

Балл=0

1

КН

Крайне неустойчивые

Дренированные леса

Нарушаются легко, подвержены дефляции и пожарам. Потенциал самовосстановления низкий. Хозяйственная ценность и природоохранная значимость высокие. Балл=0

Изменение глубины сезонно-мерзлого слоя.

Балл=2

2

Н

Неустойчивые

Низинные моховотравяные болота и топи

Выдерживают значительные нагрузки, но опасные экзогенные процессы не возникают.

Быстро восстанавливаются. Хозяйственная ценность и природоохранная значимость невелики. Балл=3

Образование редких пе- релетков мерзлоты.

Балл=2

5

У

Устойчивые

Суммарный балл опасности 2 имеют три типа ПТК: дренированные и слабодренированные леса, а также безлесные комплексные болота. В этой группе раздельная оценка биотической и мерзлотной составляющей существенно отличается. Так, дренированные леса на подзолах имеют максимальную биотическую ценность (высокая пожароопасность, плохая восстанавливаемость, максимальная ресурсная и природоохранная значимость), хотя в мерзлотном отношении они устойчивы, поскольку в талых дренированных грунтах образование ММП маловероятно. Интегральная совместная оценка их мерзлотно-биотических параметров ставит все на должное место - этот ландшафт должен быть отнесен к ipyrine уязвимых к освоению и расположен в цепочке вслед за мерзлыми торфяниками. По всем другим методикам учитываются, как правило, лишь мерзлотные показатели, по совокупности которых, например, ПТК дренированных лесов на талых песках безоговорочно считаются весьма устойчивыми образованиями.

Группа геокомплексов с суммой баллов 3 включает три типа ПТК: пойменные леса, залесенные болота и хасыреи. В пределах лесов возможны некоторые изменения параметров сезонно-мерзлого слоя (мерзлоты там нет), что нс отразится существенно на экологической ситуации, но их высокая природоохранная и хозяйственная значимость увеличивает экологический риск освоения. Хасыреи, напротив, могут стать ареной интенсивного промерзания, сопровождающегося сильным пучением и даже образованием перелегков при дренировании и сокращении мощности снега (мерзлотная устойчивость оценена баллом 0). Растительность хасыреев благодаря значительному увлажнению имеет высокий потенциал самовосстановления и малую экологическую ценность (балл 3).

Наивысшую экспертную оценку 5 баллов получили лишь низинные топяные мохово-травянистые болота, в которых растительность быстро восстанавливается, ее хозяйственная ценность и природоохранная значимость невелики, а изменение мерзлотной ситуации (параметров СМС на талых породах) маловероятно в связи с большой глубиной водного покрова.

Таким образом, способ получения интегрального суммарного балла мерзлотно-экологического состояния ландшафтов по матрице более сложен, чем простое построчное суммирование покомпонентных баллов, поскольку итоговая оценка отражает нс только

реакцию геосистем в виде активизации криогенных процессов, но и их экологическую ценность.

«Матричный» способ оценки мерзлотно-биотического состояния ландшафтов дает возможность определить приоритеты и первоочередность природоохранных мероприятий - должны ли они быть направлены, в первую очередь, на тепловые мелиорации для оптимизации мерзлотной ситуации или же на меры по сохранению или рекультивации растительности.

Оценка потенциальной экологической опасности освоения «матричным» способом послужила основой для ранжирования всех ПТК тестового участка и составления Карты мерзлотно-экологического состояния ландшафтов Надым-Пуровского междуречья масштаба 1:100 000. Типизированные природные комплексы могут служить основой для составления природоохранных карт в более мелком масштабе, поскольку основные требования для их составления - именно комплексность, увязка рекомендуемых природоохранных мероприятий со спецификой окружающей среды. Если наметить для каждой группы гсокомплексов, выделенной на карте, перечень природоохранных мероприятий, то можно превратить их в природоохранные районы, а саму карту мерзлотно-экологического состояния ландшафтов, в определенной степени, считать картой природоохранного районирования.

Следует отметить, что при использовании «матричного» способа оценки значимость («вес») фактора оценить затруднительно, а сама оценка носит сравнительно-качественный характер.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы