Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретико-методологические основы антропогенной трансформации ландшафтов и особенности природо пользования в горнорудных районах 11
1.1. Вопросы теории и понятие антропогенной трансформации ландшафтов 11
1.2. Особенности природопользования в горнорудных районах 18
1.3. Методика исследования природного потенциала и антропогенной трансформации ландшафтов 23
1.4. Принципы формирования экологоприемлемой структуры природопользования в горнорудных районах 45
2. Природно-ландшафтная дифференциация и природный потенциал северо-западной части Рудного Алтая 53
2.1. Природно-ландшафтная дифференциация 53
2.2. Оценка устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям 84
2.3. Анализ эколого-ресурсного потенциала ландшафтов 89
3. Ландшафтно-исторический анализ становления систем природопользования и антропогенизации природных комплексов 93
3.1. Периоды освоения и преобразования природной среды северо западной части Рудного Алтая 95
3.2. Антропогенные комплексы в структуре современных ландшафтов 119
4. Оценка степени антропогенной трансформации ландшафтов северо-западной части Рудного Алтая и перспективы формирования экологоприемлемой структуры природопользования 138
4.1. Оценка степени антропогенной трансформации ландшафтов 138
4.2. Экологоприемлемая структура природопользования северо-западной части Рудного Алтая 145
4.3. Основные направления стратегии развития горнорудных районов 151
Заключение 155
- Методика исследования природного потенциала и антропогенной трансформации ландшафтов
- Оценка устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям
- Антропогенные комплексы в структуре современных ландшафтов
- Экологоприемлемая структура природопользования северо-западной части Рудного Алтая
Введение к работе
Актуальность исследования. С учетом складывающейся в стране социально-экономической ситуации деятельность в области природопользования должна быть направлена преимущественно на создание и развитие региональных систем регулирования воздействия на природную среду. Каждый регион вынужден самостоятельно решать свои проблемы, в том числе и природоохранного характера. Система регулирования природопользования позволяет сделать это более эффективно. Поэтому анализ антропогенной трансформации ландшафтов приобретает в настоящее время все большее значение для научного обоснования экологоприемлемого природопользования. Особенно важными такие исследования являются для староосвоенных горнорудных районов, где в результате многовекового антропогенного прессинга сформировались неблагополучные в экологическом отношении территории.
Примером этого является Рудный Алтай по праву считающийся колыбелью сибирской цивилизации. Преобразование естественных природных ландшафтов здесь связано с эксплуатацией богатых минеральных ресурсов, начиная с самых древних времен, когда племена Чуди впервые поселились на этой территории, заканчивая двадцатым столетием. Интенсивность использования минерально-сырьевой базы со временем нарастала, что привело к формированию ряда экологических проблем. В связи с этим, актуальность исследования выбранной территории определяется необходимостью получения новой ландшафтно-экологической информации, необходимой для формирования дальнейшей стратегии природопользования не только для северо-западной части Рудного Алтая, но и для других горнорудных районов.
Целью диссертационной работы является исследование степени антропогенной трансформации ландшафтов горнорудных районов для определения экологоприемлемой структуры природопользования (рис. 1).
Для достижения указанной цели потребовалось решение следующих задач:
1. Провести анализ, выбрать научные подходы и разработать методы изучения антропогенной трансформации ландшафтов в горнорудных районах.
2. Определить природно-ландшафтную дифференциацию территории и провести оценку природного потенциала ландшафтов (потенциала устойчивости и эколого-ресурсного потенциала).
3. Выявить основные периоды становления систем природопользования и установить главенствующие процессы антропогенизации природных комплексов на различных этапах хозяйственного освоения территории.
4. Определить степень антропогенной трансформации ландшафтов горнорудного района.
5. Разработать и предложить экологоприемлемую структуру природопользования для северо-западной части Рудного Алтая.
Объектом исследования являются природные системы (ландшафты на уровне типов местности) северо-западной части Рудного Алтая, которые расположены на юге Алтайского края. В ее пределах находятся Локтевский и Третьяковский административные районы, отчасти Змеиногорский, Рубцовский, Курьинский и Поспелихинский районы (рис. 2).
Предметом исследования являются процессы антропогенизации ландшафтов и территориальная структура природопользования северозападной части Рудного Алтая.
Теоретическая и методологическая основа исследования базируется на идеях и трудах ведущих ученых в области географии, геоэкологии, ландшафтоведения, природопользования Н.А. Солнцева (1949), А.Г. Исаченко (1974, 1980, 1991), В.Б. Сочавы (1978), Ф.Н. Милькова (1978, 1981), В.А. Николаева (1979, 1999), B.C. Жекулина (1982), B.C. Преображенского (1983, 1988), Н.Ф. Реймерса (1990, 1994), Т.Д. Александровой (1986, 1990). Учтен опыт региональных географических исследований Г.Я. Барышникова (1992), Ю.И. Винокурова (1980, 2000), Б.Н. Лузгина (2000, 2002), О.Н. Барышниковой (1996), О.В. Отто (2000), И.Н. Ротановой (1996) и др.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались традиционные методы, применяемые в комплексных ландшафтно-географических и геоэкологических исследованиях. К ним относятся логический анализ и синтез, метод балльных оценок, ландшафтно- исторический, картографический, статистический, сравнительно геоинформационный с применением программных средств ARCView.
Информационной базой для исследования послужили проведенные полевые наблюдения автора, материалы районных комитетов по экологии и землепользованию, Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды по Алтайскому краю, НИИ «Гипрозем», краевого Комитета по земельным ресурсам и землеустройству, Института водных и экологических проблем СО РАН, Алтайского краевого комитета по статистике, Центра хранения архивного фонда по Алтайскому краю, а также фондовые и архивные материалы ОАО «Рудно-Алтайская экспедиция». Кроме того, в работе использованы литературные и картографические источники.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Усовершенствована и адаптирована методика исследования устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям. Проведена оценка устойчивости природных комплексов территории северо-западной части Рудного Алтая.
2. Впервые, при помощи пространственно-временного анализа определены периоды антропогенизации природных комплексов исследуемой территории. Выявлена роль горнорудного производства в процессе становления систем природопользования.
3. Используя основные показатели антропогенных воздействий в горнорудном районе, была определена степень трансформации ландшафтов на уровне типов местности.
4. На основании результатов исследований предложена схема экологоприемлемой структуры природопользования для северо-западной части Рудного Алтая, определены основные перспективы развития горнорудного района.
Практическая значимость. Полученные выводы важны для органов управления административных районов, разрабатывающих планы мероприятий по природопользованию, а также для комитетов по экологии и охране окружающей природной среды, по земельным ресурсам и землеустройству. Помимо этого, результаты исследования имеют большое значение для совершенствования образования в вузах и общеобразовательных школах. Отдельные разделы диссертационной работы используются при проведении курсов «Эколого-хозяйственный анализ территории», «Региональное природопользование» на географическом факультете Алтайского государственного университета.
Апробация работы. Положения и результаты исследования докладывались автором на международных и региональных конференциях и совещаниях: «Горы и человек: антропогенная трансформация горных геосистем», (Барнаул 2001, 2003); Межвузовского научно-координационного совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Барнаул, 2003); «Экология южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2003), где по секции «Проблемы рационального использования природных ресурсов и оптимизации природопользования на юге Сибири» работа заняла I место. Основные результаты исследования изложены в 10 печатных работах.
Защищаемые положения:
1. Расположение северо-западной части Рудного Алтая в переходной зоне между Западно-Сибирской равниной и Алтае-Саянской горной страной, явилось причиной неоднородности природно-ландшафтной дифференциации и природного потенциала ландшафтов.
2. Антропогенная трансформация современных ландшафтов является результатом длительного и многостороннего хозяйственного освоения территории горнорудного района.
3. Структурообразующий эффект антропогенной трансформации природных комплексов определяется контрастностью антропогенной нагрузки, обусловленной горнорудной спецификой северо-западной части Рудного Алтая.
4. Экологоприемлемая структура природопользования является основой перспективного устойчивого развития староосвоенного горнорудного района. Формируется с учетом показателей устойчивости природных комплексов к антропогенным воздействиям, эколого-ресурсного потенциала и степени антропогенной трансформации ландшафтов.
Структура и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и 2-х приложений. Основное содержание изложено на 189 страницах машинописного текста, иллюстрировано 22 рисунками и 16 таблицами. Список литературы включает 211 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность за помощь и ценные советы научному руководителю доктору географических наук, профессору Г.Я. Барышникову, а также к.г-м.н., профессору Б.Н. Лузгину, к.г.н., доценту О.Н. Барышниковой, д.г.н., профессору A.M. Малолетко, д.г.н., профессору Н.В. Ревякиной, к.г.н., доценту О.В. Отто, за помощь в предоставлении картографического материала к.г.н. И.Н. Ротановой, а также А.А. Шибких — за помощь в оформлении электронных версий рисунков для диссертации.
Методика исследования природного потенциала и антропогенной трансформации ландшафтов
Если принять определение потенциала ландшафта как «характеристики меры возможного выполнения ландшафтом социально-экономических функций, отражающей степень возможного участия ландшафта в удовлетворении разнообразных потребностей общества» (Охрана ландшафтов.., 1982), то далее нужно признать, что у ландшафта две функции. Первая -экологическая, т.е. функция жизнеобеспечения, или удовлетворение потребностей человечества как части живой природы в первичных средствах существования; вторая - ресурсная, или производственная, выражающаяся в способности ландшафта обеспечить общественное производство необходимыми энергетическими и сырьевыми ресурсами (А.Г. Исаченко, 1991). Отсюда - две главные составляющие потенциала ландшафта: экологический и ресурсный. Кроме того, есть основания различать и специфическую третью составляющую - потенциал устойчивости ландшафта.
Антропогенная деятельность формирует воздействия, которые нарушают естественную структуру природного комплекса. Такие воздействия нередко приводят к экологическим проблемам, которые необходимо рассматривать во взаимосвязи с природным потенциалом ландшафта, с учетом свойств ландшафта, определяющих его устойчивость к внешним воздействиям (АнтюфееваТ.В.; 2003 б). Природный потенциал ландшафта включает следующие показатели (Исаченко А.Г., 1991): потенциал устойчивости, ресурсный потенциал, экологический потенциал (рис. 3). Потенциал устойчивости - это способность сохранять структуру населения и функционирование и/или восстанавливаться после антропогенного воздействия. Понятие «устойчивость», по мнению Б.И. Кочурова (1999) является узловым для всех видов определения экологического потенциала ландшафта. Ресурсный потенциал — это способность обеспечивать общественное производство энергетическими и сырьевыми ресурсами. Ландшафт служит природно-ресурсной составляющей основой хозяйства, выполняет социально-экономическую функцию, влияет на ориентацию хозяйства (сельского, лесного, водного, рекреационного и других хозяйственных сфер), его специализацию (Максимова Н.Н., 1999; Трофимов A.M., Котляков В.М. и др., 2000).
Экологический потенциал, по мнению Исаченко А.Г. (1991) и Б.И. Кочурова (1999) включает природные условия жизни населения: способность удовлетворять потребности человека в первичных (т.е. не связанных с производством) средствах существования: воздухе, свете, тепле, питьевой воде, источниках пищевых продуктов, а также в условиях трудовой деятельности, отдыха, духовного развития. Выявление совокупности природных факторов, имеющих наиболее важное значение для жизнеобеспечения человека, существующего в том или ином ландшафте, или осваивающего его составляет эколого-ресурсный потенциал территории (Кочуров Б.И., 1999). Наличие тех или иных показателей эколого-ресурсного потенциала определяло в дальнейшем, как степень ее освоения, так и виды использования земель. А.Г. Исаченко (1998) считает, что направленность хозяйственного освоения территории изначально предопределяется естественными условиями жизни и хозяйственной деятельности, т.е. экологическим и ресурсным потенциалом ландшафта. Хозяйственное освоение территории - не есть автономный процесс, как извне навязываемый ландшафту: напротив, корни, или предпосылки этого процесса лежат в самом ландшафте. И чем более благоприятны природно-ресурсные и экологические предпосылки для хозяйственного освоения, чем сильнее они стимулируют развитие хозяйства, тем более интенсивные нагрузки хозяйство накладывает на ландшафт и тем более существенных трансформаций последнего можно ожидать. Следовательно, характер и глубина антропогенных трансформаций ландшафта косвенно определяется его собственными качествами, его эколого-ресурсным потенциалом и потенциалом устойчивости. Поэтому, чаще всего наиболее серьезные и негативные трансформации проявляются в ландшафтах, изначально наиболее благоприятных для расселения и хозяйственной деятельности.
Оценка устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям. Понятие устойчивости в физической географии не имеет однозначного определения, различные авторы придают данному термину то или иное значение в зависимости от целей оценки природных или модифицированных человеческой деятельностью комплексов. Все толкования этого понятия можно свести к следующим составляющим: рамкам естественного функционирования, способности сопротивляться внешним воздействиям (естественным и антропогенным) и возможности релаксации после снятия нагрузок (Рюмин В.В., 1988). А.А. Крауклис (1979) определяет устойчивость через соотношение нормального функционирования, восстановления после нарушения и необратимого преобразования. Согласно В.В. Сочаве (1973, 1978), все динамические изменения, происходящие в пределах одного инварианта, т.е. качественно неизменного состояния, служат выражение устойчивости геосистемы, так как они свидетельствуют о ее способности возвращаться к исходному положению. По мнению В.В. Рюмина (1988), нормальное функционирование связано, в первую очередь, с явлениями сезонной динамики и имеет в определении устойчивости подчиненное значение. А.Г. Исаченко (1980), напротив, особо подчеркивает роль динамики геосистем в их устойчивости. По мнению Э.В. Дашкевич (1984), устойчивость геосистем включает способность сохранять при возмущающих воздействиях свою пространственно-временную структуру и способность к восстановлению. По-видимому, трактовка термина «устойчивость» в приложении к исследованию антропогенного воздействия на геосистемы не может отделяться от общего понятия устойчивости геосистем, которая чаще всего определяется как способность природных образований к сохранению своей структуры и поведения, к восстановлению после нарушения внешними факторами, т.е. способность к саморегуляции (Александрова Т.Д., 1986; Арманд А.Д., 1988; Исаченко А.Г., 1980; Крауклис А.А., 1979; Преображенский B.C., Александрова Т.Д., Куприянова Т.П., 1988; Устойчивость геосистем, 1983; Факторы и механизмы.., 1989 и др.). В геохимии ландшафтов значительная роль отводится изучению устойчивости геосистем к техногеному загрязнению и способности их к самоочищению от продуктов техногенеза (Волкова В.Г., Давыдова Н.Д., 1987; Глазовская М.А.. 1976, 1983, 1988; Глазовская М.А., Солнцева Н.П., 1982; и др.) Под устойчивостью геосистем к техногенезу М.А. Глазовская (1988) понимает в основном их способность к самоочищению. Обусловленную скорость трансформации техногенных веществ и выноса их за пределы геосистем. Во многом эта способность обеспечивается совместимостью природных и техногенных потоков вещества (Солнцева Н.П.. 1982).
Оценка устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям
Как отмечалось выше, целью исследования на данном этапе является оценка устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям. Для оценки устойчивости природных комплексов нами были изучены фондовые материалы геологических, геоморфологических, гидрогеологических, почвенных исследований, данные метеослужб, картографический материал (Приложение 1). На основе этих данных нами была составлена карта устойчивости ландшафтов северо-западной части Рудного Алтая к антропогенному воздействию (рис. 8). mИспользуя соответствующие методические приемы нами было определено, что наибольшей устойчивостью обладают ландшафты, расположенные в восточной части района исследования. Природные комплексы здесь относятся к Алтае-Саянской горной стране и представлены в своем большинстве холмистыми и пологосклоновыми низкогорными поверхностями с кустарниковыми луговыми степями и с осиново-пихтовыми высокотравными (черневыми) лесами на горных черноземах выщелоченных и серых лесных почвах. Ландшафты характеризуются благоприятными термическими (более 100 ккал/см2 в год) и гидротермическими условиями (коэффициент увлажнения -1,0-1,6). В геохимическом отношении ландшафты занимают элювиальное положение, преобладает холмистый либо пологосклонный рельеф с различными уклонами поверхности (преимущественно 3-5 и более). Преобладают средне- и тяжелосуглинистые почвы, характеризующиеся периодически промывным водным режимом, отсутствием засоления, нейтральной, либо близкой к нейтральной, реакцией почвенного раствора. Содержание гумуса в слое 0-20 см составляет в среднем 4,5-6,5%, мощность гумусового горизонта - 35-55 см. Емкость катионного поглощения в среднем составляет 30-32 мг.-экв./ЮОг почвы. Территория с относительно устойчивыми природными комплексами практически полностью покрыта растительностью, за исключением скальных обнажений и лесопромплощадок Горно-Колыванского лесхоза. Контрастность урочищ ландшафта оценена как высокая за счет неоднородности рельефа, а следовательно, и растительных ассоциаций.
Наибольшую, центральную, часть района исследований занимают природные комплексы, получившие среднюю степень устойчивости. В большинстве - это плоские пологоувалистые предгорные равнины и мелкосопочно-увалистые слаборасчлененные низкогорные поверхности с ковыльно-полынно-типчаковыми, богаторазнотравно-красноковыльными, разнатравно-типчаково-тырсовыми и злаково-разнотравными каменистыми степями на черноземах обыкновенных, выщелоченных, южных. Ландшафты характеризуются благоприятными термическими (более 100 ккал/см2 в год) и гидротермическими условиями (коэффициент увлажнения — 0,8-1,2). В геохимическом отношении ландшафты занимают трансэлювиальное и, частично, транзитное положение, преобладает плоский и пологосклонный рельеф с различными уклонами поверхности (преимущественно 0-5). Преобладают средне- и тяжелосуглинистые почвы, характеризующиеся непромывным водным режимом, очень слабым и средним засолением, нейтральной, либо близкой слабокислой и слабощелочной реакцией почвенного раствора. Содержание гумуса в слое 0-20 см составляет в среднем 4-6%, мощность гумусового горизонта - 30-60 см. Емкость катионного поглощения в среднем составляет 30-38 мг.-экв./100г почвы. Плоские пологоувалистые равнины практически полностью распаханы, а мелкосопочно-увалистые низкогорья обладают средней степенью проективного покрова растительностью. Контрастность урочищ ландшафта средняя. Природные комплексы, обладающие слабой степенью устойчивости, представляют собой плоские надпойменные террасы, долины и поймы рек с разнотравно-типчаково-ковыльными степями, осоково-злаковыми заболоченными лугами в сочетании с древесно-кустарниковыми зарослями на люгово-черноземных, лугово-болотных аллювиальных почвах.
Ландшафты характеризуются благоприятными термическими (более 100 ккал/см2 в год) и гидротермическими условиями (коэффициент увлажнения -0,8-1,0). В геохимическом отношении ландшафты занимают аккумулятивное и трансаккумулятивное положение, преобладает плоский рельеф с уклонами поверхности преимущественно 0-1. Преобладают средне- и легкосуглинистые почвы, характеризующиеся непромывным и выпотным водным режимом, средним засолением, нейтральной реакцией почвенного раствора. Содержание гумуса в слое 0-20 см составляет в среднем 3-6%, мощность гумусового горизонта— 10-50 см. В зависимости от типа почв меняется емкость катионного поглощения, размах в значениях достигает 20 и составляет 18-32 мг.-экв./100г почвы. Речные террасы используются под сенокосы, поэтому проективное покрытие довольно высокое. Ландшафты не обладают какой-либо мозаичностью, поэтому контрастность урочищ низкая. Последняя группа ландшафтов определена степенью неустойчивости к антропогенным воздействиям. Они расположены в крайней западной части исследуемой территории и представлены пологими слаборасчлененными склонами плато с разнотравно-типчаково-ковыльными степями на черноземах южных и частью поймы р. Алей с разнотравно-злаковыми и древесно-кустарниковыми сообществами на аллювиально-луговых, лугово-болотных и аллювиальных слаборазвитых почвах. Природные комплексы отличаются наиболее благоприятными термическими (более 100 ккал/см2 в год) условиями и наименее оптимальными гидротермическими условиями (коэффициент увлажнения - 0,6-0,8). В геохимическом отношении ландшафты занимают аккумулятивное и трансаккумулятивное положение, преобладает плоский рельеф с уклонами поверхности преимущественно 0-1. Преобладают средне- и легкосуглинистые почвы, характеризующиеся непромывным и выпотным водным режимом, средним и сильным засолением, нейтральной реакцией почвенного раствора. Содержание гумуса в слое 0-20 см составляет в среднем 2-3%, мощность гумусового горизонта - 10-45 см. В зависимости от типа почв меняется емкость катионного поглощения, размах в значениях достигает 20 и составляет 18-32 мг.-экв./100г почвы. Проективное покрытие среднее, контрастность урочищ низкая. Было установлено, что степень устойчивости природных комплексов к внешним воздействиям определяется контрастностью ландшафто-формирующих процессов. В связи с этим, исследования подтвердили, что ландшафты с высокой степенью устойчивости расположены в пределах Алтае-Саянской области, а природные комплексы, относящиеся к равнинной части, отличаются значительно низкими показателями устойчивости (рис. 9). В целом же на территории исследования преобладают природные комплексы со слабой степенью устойчивости.
Антропогенные комплексы в структуре современных ландшафтов
Формирование современной структуры природопользования в северозападной части Рудного Алтая обусловило возникновение антропогенно-измененных природных комплексов, современная структура которых сложна и многофункциональна. В основе классификации антропогенных ландшафтов горнорудных староосвоенных районов лежит выделение групп ландшафтов, имеющих различный генезис, связанный с тем или иным видом хозяйственной деятельности. При этом различают следующие, утвердившиеся в антропогенном ландшафтоведении, типологические единицы (Мильков Ф.Н., 1981, 1984): класс антропогенных ландшафтов, их тип и тип антропогенной местности (табл. 10). Формирование большой группы антропогенных комплексов в структуре современных ландшафтов связано с разработкой полезных ископаемых, промышленным, дорожным строительством, в результате чего возникают промышленные антропогенные ландшафты. В районе исследований сформировались следующие типы промышленных антропогенных ландшафтов: горнодобывающий, индустриально-техногенный и линейно-транспортный (Антюфеева Т.В., 2002 а; 2002 б). В ряде работ (Солнцева Н.П., 19796; Шишкин В.И., Чупахин М.В., 1989; Воробьев А.Е., Казакова Е.В., 2000) подчеркивается особая роль функционирования предприятий горнодобывающей промышленности и стройиндустрии в развитии процессов трансформации природных комплексов. Горнодобывающие антропогенные комплексы размещены неравномерно на территории исследований и сосредоточены в районе крупных месторождений полезных ископаемых (полиметаллические руды, строительные материалы). Это Рубцовский (сформированный на базе Рубцовского полиметаллического рудника), Таловский (сформированный на базе Степного полиметаллического месторождения и разрабатываемый открытым способом), Классификация антропогенных ландшафтов северо-западной части Золотушинский в районе г. Горняк (сформированный на базе Золотушинского и Новозолотушинского месторождений полиметаллических руд). Наиболее крупными отработанными центрами горнодобычи и переработки полиметаллов являются Змеиногорский (сформированный на базе Змеиногорского рудника и разрабатываемый открытым способом) и Локтевский (шлаки Локтевского сереброплавильного завода). Все перечисленные центры относятся к типу горнодобывающих промышленных ландшафтов и считаются отдельными опасными источниками техногенного загрязнения окружающей среды.
Функционирование Золотушинского горнодобывающего центра привело к деградации отдельных компонентов ландшафта, что в целом проявилось в формировании различных антропогенных комплексов (рис. 16). В результате выемки горных пород и руды в районе (на Золотушенском месторождении пройдено около 826000 п. м. горизонтальных и наклонных выработок, на Новозолотушенском - 19260 п. м.), под землей образовалось выработанное пространство, что привело к изменению напряженного состояния пород и степени их трещинноватости. Всего извлечено на рудниках около 8 млн. м горной породы и помещено в горные выработки в виде крепления около 2 млн. м3 лесоматериалов (Заключение по оценке.., 1998). На этом участке сформировалась структура, включающая три основные зоны: обрушения, образования трещин и плавных сдвигов. Каждая зона характеризуется особой изменчивостью фильтрационных свойств горных пород, что определяет их значение в гидрогеологическом строение шахтного поля.
По данным Белгородского ВИОГЕМ (Исследование изменений.., 1995; Технико-экономическое.., 1997) в зоне обрушения горные породы превращены в кучковатую несвязанную массу. Водопроницаемость этой зоны резко отличается от естественной. Зона обрушения четко прослеживается в рельефе поверхности. Она представляет собой впадину, расположенную к западу от г. Горняка, между городом и промплощадкой Золотушенского рудника. Примерные общие размеры впадины составляют 800x450 м . Максимальная ее глубина равна 12,0 м. Пониженные участки зоны обрушения заполнены водой. Зона трещин оконтуривает зону обрушения и характеризуется наличием участков, в пределах которых произошли сдвиги и развороты крупных блоков пород. В рельефе местности зона сдвигов отмечается открытыми трещинами и оползневыми блоками в покровных лессовидных суглинках. По нашим замерам, размеры трещин, которые фиксировались автором визуально, составляли от 1,1 до 0,3 м. Непосредственно к зоне сдвигов примыкает зона водопроводящих трещин.
Деформации в этой зоне сопровождаются образованием пересекающих систем трещин, которые в 10 раз увеличивают проницаемость пород по сравнению с их естественным состоянием. Зона водопроводящих трещин в пределах шахтного поля не вышла на поверхность, и достигла подошвы слабопроницаемых красно-бурых глин. По данным ВИОГЕМ (Исследование изменений.., 1995) на территории Золотушенского месторождения и г. Горняка распространены два водоносных горизонта: в палеозойских трещинноватых породах (трещинный водоносный горизонт) и в рыхлых покровных отложениях (техногенный водоносный горизонт), которые разделены между собой мощным слоем красно-бурых глин. Эксплуатация водоотлива рудника привела к резкому изменению гидродинамической структуры потока подземных вод в трещиноватых породах. Месторождение расположено в зоне затрудненного водообмена из-за очень низкой фильтрационной способности пород. В результате откачки воды на рудниках образовалась депрессионная воронка, в пределах которой часть стока подземных вод изменила свое направление на противоположное, резко возросла скорость фильтрации, образовалась достаточно большая зона осушенных пород, заполненная воздухом. Изменение гидродинамической структуры подземных вод в районе Золотушенского месторождения привело к образованию депрессионной воронки и нарушению водного баланса в районе г. Горняка. Подземные воды в покровных отложениях приобрели характер техногенного водоносного горизонта. Активировался процесс подтопления и заболачивания города, хотя подтопление городской территории началось уже в середине 50-х годов прошлого столетия. В настоящее время подтоплено более 60% городской территории. На этой площади затоплены полностью или частично подвалы жилых домов и сооружений. Наиболее интенсивно процесс подтопления наблюдается в северной и северо-западной частях города. Неподтопленной в настоящее время остается лишь южная часть города, на участке прилегающем к зоне Золотушенского рудника. Поток воды в техногенном горизонте направлен от города к реке Золотухе. На своем пути он встречает также линейное сооружение в виде железнодорожной насыпи, которая создает дополнительное препятствие, повышающее уровень подземных вод и заболачивание прилегающей территории. Подтопление городской территории и образование техногенного водоносного горизонта происходило на общем фоне понижения уровня подземных вод в трещиноватых палеозойских породах. На территории города уровень в трещиноватых породах в среднем был понижен до глубины 50 м от поверхности земли.
Экологоприемлемая структура природопользования северо-западной части Рудного Алтая
Для староосвоенных районов, где длительность разностороннего антропогенного воздействия привела к деградации природных комплексов, необходим пересмотр сложившейся структуры природопользования с учетом экологических норм и требований (Александрова Т.Д., 1990; Исаченко А.Г., Исаченко Г.А., 1993; Рюмин В.В., 1990). Особенно актуально такое исследование для северо-западной части Рудного Алтая, где в результате ряда причин, как экономических, так и экологических, произошла смена структуры природопользования. Согласно методике, представленной в разделе 1.4, для групп типов местностей была определена экологоприемлемая структура природопользования с учетом степени устойчивости природных комплексов к антропогенным воздействиям, эколого-ресурсного потенциала и степени антропогенной трансформации. При формировании экологоприемлемой структуры природопользования нами определяется три режима использования территории: природоохранный, экстенсивный, интенсивный. Каждый из предложенных режимов делится, в зависимости от характеристик современного состояния, по типам целей использования на режимы сохранения, восстановлении, использования. Режим сохранения - ориентирован на сохранение существующего состояния природной среды (сохранение «не использования», отказ от интенсивного использования с применением умеренно-экстенсивного использования).
Режим восстановления — предусматривает комплекс мероприятий по улучшению территории (территории, подвергающиеся интенсивному использованию). Режим использования - допускает как экстенсивное, так и интенсивное использование территории (сохранение существующего экстенсивного и интенсивного использования при условии их оценки и регламентирования, перевод слабо используемой территории в категорию интенсивного использования). Природоохранный режим по степени сохранения делится на следующие категории. Особо охраняемый. К нему относится территория Тегирецкого заповедника (участок типа местности 27). Заповедник организован в 1999 г (Красная книга.., 2002). Причиной обоснования заповедника явилось наличие уникальных природных комплексов. Это формации черневой тайги, где произрастают третичные реликты: осмориза остистая, копытень европейский, волчеягодник обыкновенный, колокольчик широколистный и др. (Красная книга.., 2002). Функционирование территории в заповедном режиме предполагает ориентацию на сохранение существующего состояния природной среды, что возможно в случае отказа от какой-либо хозяйственной деятельности (рис. 22). Регламентируемый. К территории с регламентируемым режимом природопользования относят сформированный в 1979 году Гшевский заказник в водоохраной зоне Гилевского водохранилища. Был создан с целью поддержания и экологического равновесия, восстановления и воспроизводства млекопитающих и птиц, а также сохранение растений, занесенных в Красную книгу. Вблизи заказника расположены населенные пункты Староалейское, Корболиха. Большая часть заказника в настоящее время интенсивно используется. Естественная степная растительность сохранилась только на отдельных участках. Применим режим временного отказа от хозяйственного использования. Рекомендуется режим сохранения: рекреационное использование с минимальным воздействием на природу (запрещение охоты, распашки земель, сенокошения и регламентация рыбной ловли).
Локализованные территории природоохранного значения, включают памятники природы. На территории исследования доминируют геологические памятники природы (Змеиногорский рудник, Лазурское колчеданно-полиметаллическое месторождение, Пихтовское медно-колчеданное месторождение, Петровское барит-полиметаллическое, Черепановское месторождение серебряных руд, Ревневское месторождение поделочных яшм). Гидрологическим памятником природы является озеро Колыванское. Все эти пмятники оформлены законодательными актами, имеют четкие границы. Применим режим сохранения , временного отказа от хозяйственного использования. Рекомендуется рекреационное использование с минимальным воздействием на природу. Рекомендуемые территории для использования в регламентированном природоохранном режиме. В результате проведенного ландшафтно-экологического анализа, ландшафтам, обладающих разнообразием природных комплексов, высоким эколого-ресурсным потенциалом относятся типы местности 21, 26, 27. Преимущественно это осиново-пихтовые высокотравные леса на горно-лесных почвах и пологоувалистые предгорные равнины и мелкосопочно-увалистые низкогорья. Основная природоохранная функция этих территорий заключается в формировании переходного режима природопользования от особо охраняемого до интенсивно используемых территорий. Рекомендуется режим сохранения: ограниченного использования с организацией рекреационного использования.
При анализе устойчивости природных комплексов и определении степени антропогенной трансформации ландшафтов, были определены типы местности - экологически уязвимые (типы местности 2, 3, 4, 11). Современная структура природопользования по своему типу является интенсивно-экстенсивной, преобладают добывающая (добыча строительных материалов) и обрабатывающая промышленность (машиностроение, металлообработка и т.д.), расположены крупные населенные пункты - г. Рубцовск, п. Веселоярск, г. Горняк, деятельность которых приводит к техногенным нарушениям природных комплексов. Это территории с нарушенными природными функциями, низкой степенью устойчивости, имеющие высокую хозяйственную (типы местности 2, 3, 11) и эстетическую ценность (тип местности 4). Рекомендуется дальнейшее функционирование этих территорий в режиме восстановления, с частичным ограничением хозяйственной деятельности для нормализации их экологического состояния. Для поддержания функционирования ландшафта необходимо проведение рекультивационных работ в районах горнодобычи (тип местности 2), снижение площади обрабатываемых земель (типы местности 3,4). Компенсационный режим природопользования - обеспечивает плавный переход от интенсивно используемых участков к охраняемым: Буферные зоны, объединяют земли защитного, защитно-мелиоративного, санитарного, рекреационного и резервного значения. На территории исследований это леса, не относящиеся к другим категориям охраны, зеленые зоны в городской черте и пригородах, охранные зоны вокруг техногенных объектов.
Охранные зоны вдоль транспортных коммуникаций обеспечивают гашение антропогенного пресса вблизи линейных систем (автомобильная магистраль Рубцовск - Горняк - Староалейское, автомобильные дороги с твердым покрытием, железные дороги), обеспечивает плавный переход к территориям с более жестким ограничением природопользования. Водоохранная зона выделяется на исследуемой территории в долинах рек (типы местности 12, 13, 14, 19, 30) для охраны поверхностных вод от загрязнения. Рекомендуемый режим использования - режим сохранения, при котором ограничивается хозяйственная деятельность (распашка земель, формирование утилизационных комплексов), проводятся восстановительные работы.
