Введение к работе
Актуальность темы. Теория фливиальноіі геоморфологии, основы которой созданы в середине - второй половине XX в. отечественными и зарубежными исследователями, отражает различные аспекты строения, функционирования и формирования динамического равновесия флювиаль-ных бассейновых систем в естественных условиях, при которых влияние таких "возмущающих" геоморфологический процесс факторов, как биота с одной стороны, и человеческая деятельность с другой, сводимо к какому-то устойчивому минимуму,не вызывающему трансформации их структуры и нарушения механизмов нормального функционирования. В староосвоенных регионах эти два фактора играют, однако, существенную роль в поведении флювиадьных геоморфосистсм; к тому же они тесно взаимосвязаны между собой. Биотический фактор, прежде всего растительность и почвы, интегрируясь с рельефом в форме ландшафтного геокомплекса, выступает мощным регулятором геоморфогенеза вообще и флювиального в частности. Известно, например, что в зависимости от типарастительностцинтенсивность эрозионных процессов на зів-менг їх и формах рельефа одних и тех же генезиса, морфометрии и литологии меняется на.2-3 порядка и более. Из этого следует:
геоморфосистемы, в том числе, и флювиальные, нельзя рассматривать вне биологического /биогеографического/ компонента, так как они, по существу, являются биокосными образованиями;
различные виды деятельности человека выступают своего рода непреднамрронными или целенаправленными регуляторами геоморфогенеза /преимущественно нисходящей ветви литодинамического потока/, способными усиливать или ослаблять его интенсивность, видоизменять опектр процессов, обуславливать переход геоморфосистем в критическое /неустойчивое/ или, наоборот, в динамически равновесное состояние. При этом в некоторых случаях происходит органичное слияние естественных и антропогенных компонентов бассейновых систем, достигающее иногда такой степени взаимопроникновения и взаимодействия, что последние в известной мере утрачивают "память" о прежнем, доисторическом состоянии и строении и создаются сложные, довольно устойчивые, отвечающие требованиям экологической безопасности системы. Их мы называем природно-хозяйственными или эколого-гесморфо-логическими /ЭГМС/. Тогда геоморфосистемы /ГМС/ в традиционном понимании необходимо рассматривать как базисный вариант природно-хо-злйствонних систем. Такой подход необходим, в первую очередь, к флпвнальннм системам, наиболее освоенным и чутко раагирувщил на
антропогенные воздействия. Однако отроение разнорангових флювиаль-ных геоморфосистем, спектр природных, природно-антропогенных и антропогенно-техногенных процессов и явлений, развивающихся в их бассейнах и активно влияющих на морфологии, структуру, динамику и экологическое состояние природно-хозяйственных систем /11ХС/, а также на качоство земельных и водных ресурсов, условия проживания и жизнедеятельности человека, исследованы недостаточно. Если учесть, что геоморфосистемы выступают зоной взаимодействия и "формой выражения" других сфер - атмо-, гидро- и биосферы /Симонов, Тимофеев, 1989/, а также литосферы и ноосферы, то становится очевидной актуальность исследования взаимных связей отруктурных элементов рельефа, рельефообразувщих процессов, геоморфосистем как целостных образований с другими компонентами ландшафта, социально-экономическими системами, природопользовательскои деятельностью человека. Иными словами, назрела необходимость наряду с традиционным геоморфологическим анализом осуществлять эколого-геоморфологичес-кий, направленный на изучение взаимодействий компонентов и подсистем бассейновых ITXC, вещественных и энергетических потоков между ними, количественную оценку различных видов антропогенного влияния на геоморфосистемы, выявление состояний последних /эволюционно-динамических рядов, выраженных различиями в морфологии, структуре, спектре и динамике процессов/, их устойчивости и релаксационной способности, возможностей использования различными отраслями хозяйства, а также мониторинг и прогноз эколого-географичэской ситуации, разработку предложений по совершенствованию природопользования и снижению экологической напряженности в регионе.
Экологические проблемы; объединяющие в себе неблагоприятные последствия земле-, лесо- и водопользования, добычи и переработки полезных ископаемых и стройматериалов, развития транспорта, строительства, коммунального хозяйства, энергетики, рекр-зации, функционирования сети городских и сельских поселений, других хозяйственных объектов и т.п., обусловленные нарушениями механизмов сосуществования геоморфосистем, ландшафтных комплексов и социально-экономических систем,могут быть решены только на основе научно-обоснованных критериев целесообразности различных видов природопользования, учитывавших создавшуюся геоэкологическую ситуацию, потенциал устойчивости геоморфосистем, стандарты условий жизни человека. В разработке таких критериев, а также альтернативных сценариев природопользования важную роль должна сыграть геоморфология. Этим обусловлена необходимость формирования эколого-геоморфологического направ-
ления исследований современных проблем природопользования бассей-
вових систем. ,
Цель_диссетации - создание основ теории бассейнових ПХС и формирование эколого-геоморфологического подхода к изучению строения, функционирования, динамики и развития флювиальных систем, прогнозированию их состояния и управлению поведением в условиях интенсивного природопользования; разработка содержания, методологии и системы методов эколого-геоморфологического анализа бассейновых систем крупных регионов, охватывающих в различной степени освоенные иизменные, возвышенные и горные области гумиди >й зоны, обоснование мониторинга их состояния, системы управлончосміх решении и комплекса мероприятий" по улучшению экологической обстановки и природопользования; осуществление регионального эколого-геоморфологического анализа флювиальных систем на примере бассейнов Днестра, Западного Буга, Тисы и Прута, научное обеспечение почво-во-дозащитных мероприятий, создания устойчивых ПХС и улучоения экологической ситуации в западном регионе Украины.
Для достижения этих целей решались следующие задачи: а/теоретические и методические: разработка понятийного аппарата, классификаций, представлений о структуре, функционировании, развитии, эволюции, состоянии ФГС и ПХС, их устойчивости и тенденциях изменения; обоснование содержания, методологии и методики регионального эколого-гооморфологичоского анализа бассейновых ФГС и ПХС; установление закономерностей распространения и развития эрозионно-аккумулятивних процессов в системе "элемент склона - склон - первичные водосбор - водосборы рек.различных порядков - русла рек", а также оценка уровня структурной организации ФГС региона; анализ базисного варианта флювиальных систем, выявление пороговых значений допустимой антропогенной нагрузки на бассейны в целом и отдельные их элементы, не вызывающей их деградации; б/региональные: анализ структуры и состояния разноранговых флювиальных систем региона /бассейны Днестра, Западного Буга-, Тисы/ на временных срезах ХУШ-ХХ веков, установление масштабов, тенденций, интенсивности и причин деградации малых рек, роста экологической напряженности; оценка напряженности эколого-геоморфологичеекоЯ ситуации в бассейновых системах, анализ тенденций и интенсивности антропогенной трансформации их компонентов, влияния этих процессов на условия жизни человека и природопользование; установление интенсивности развития эрозионно-аккумулятивных процессов в.разноранговых бассейнах и их звеньях, оценка их воздействия на трансформацию
- ч -
структуры рочных систем, изменение экологического состояния малых рек и их бассейнов; прогноз развит»ы эрозионно-аккумулятивных процесса и состояния фливиальных систем низменных, возвышенных и горных областей Украины; в/прикладные: информационное обеспечение конструирования разноранговых экологически устойчивых бассейновых ПХС с максимальным использованием их потенциала саморазвития и само регу.мрования для снижения опасности проявления неблагоприятных .процессов и явлений; обоснование схем реконструкции и оздоровления состояния малых рек, оптимизации использования земельных, водных и рекреационных ресурсов, улучшения экологической ситуации в бассейновых системах Днестра, Западного Буга и Тисы.
Объект_исследования: 1/теоретические положения концепции природных и природно-хоэяйственных геоморфологических .систем флввиаль-ного генезиса, регирналгного эколого-геоморфологического анализа; 2/реальные флювиальные геоморфосистемы бассейнов основных рек дре-внеосвоенных густозаселенных регионов гумидной зоны..- Волыно-Подо-льской возвышенности. Полесья, Предкарпатья, Украинских Карпат и Закарпатья, выступающие ареной интенсивной и разнообразной приро-допользовательской деятельности человека; 3/экологичоски значимые' процессы и явления, развивающиеся в бассейновых системах.
Предметом эколрго-геоморфологического анализа выступали отношения /связи, взаимодействия, ответные реакции/ между разноран-говыми бассейновыми флввиальными системами, геоморфологическими, ландшафтными и социально-экономическими подсистемами, наиболее ярко запечатленные в эволюционно-динамических рядах ФГС типа: "абиогенная —подобиогенная — природно-хозяиственная /природно-антропогенная, техногенная, эколого-геоморфологическая или эколого-геог-рафическая/"-бассейновые систзмы/а также б спектре и направленности современных геоморфологических процессов, развивающихся в них.
Мотодологической основой работы послужили законы и принципы діплєктики, логические, методы познания - анализ, диагноз и синтез, формы обобщения - индукция и дедукция. Как стержневые исполизова-нн системный подход и такие конкретно-научные принципы изучения флввиальных геоморфосистем, как географическая комплексность, оис-томная целенаправленность, приоритетность изучения системообразующих связей, учет соотношения типичного и аномального, выделение к исследование ведущих факторов и процессов, репрезентативность объектов картометрического, стационарного и экспериментального исследования, квазиэргодичность геоморфосистем /т.е. использование пространственного их разнообразил дляхарактерисгики временной изменчивости/, достаточная информативность и точность осуществляв-
:ых наблвдений и анализов, индикативность явлении, процессов и си-тем, обеспечение возможностей пространственно-временной .интерполя-;ии и экстраполяции данных анализа.
В исследовании использовани различные методы, приемы, способы з^чения флювиальных геоморфосистем и развивающихся в них процее-ов, а также ландтафтаах и социально-экономических комплексов, ин-егрированных в разжзранговие бассейновые природно-хозяиственные исгеяы - от полевого сбора эмпирических "данных, стационарных, экс-ерсявнтальнйх іі лабораторних опытов,дистанционного зондирования, сгорико-географичвского и-картометричеокого анализа, до матема-ико-статистического моделирования и теоретических обобщении. Раз-аботаны новые и усовершенствован^' традиционные методи геоморфологических и эколого-геоморфологичоских исследований фливиальных басейнових геоморфосистем, в том числе:
историко-географического анализа состояния природной среды реч-ых бассейнов на их разновременных "срезах" /этапах/ и его измене-ия под влиянием антропогенных факторов;
картометрического исследования эродированности почвенного покро-а, ііораженности бассейнов оврагами, структуры.речных систем и внденций ее трансформации под влиянием естественных и антропогенах причин;
стационарных, полустационарных и экспериментальных балансовых ^следований интенсивности и направленности развития эрозиошю-акку-/лятивных процессов в системе "элемент склона - склон - первичный )досбор - водосборы разнопорядковых рек - русла водотоков" с испо->зованием стокового, дождевального, фильтрационного и др. оборудо-іния;
математико-статистическбго моделирования,корреляционного и инфор-щионного анализа флювиальных систем и процессов;
прогнозирования состояния бассейновых геоморфосистем и развития юзионно-аккумулятивных процессов в естественных и антропогенно-.рушенных условиях низменных, возвышенных и горних областей;
зколого-геоморфологического мониторинга флювиальных бассейновых оморфосистем.
Диссертация написана_на основе непосредственных полевых, полу» ационарных, стационарных, экспериментальных, лабораторных, исто-ко-географических и картометрических исследований автора /197ч-93 гг./ в бассейнах Днестра, Западного Буга, Тисы и Прута. Авто-м разрабатывались программы исследовании, создавались стационары сеть объектов наблюдении, велись непосредстьешшо исследопяния
- б -
ка них, обрабатывался и обобщался полученный эмпирический материал. Использован большой массив разновременных /1772-1980 гг./ карт, архивных, статистических и фондовых данных для оценки состояния фливиальных геоморфосистен.
Основные теоретические, региональные, 'практические выводы и рекомендации, имевшие оригинальный характер, принадлежат автору.
Научная новизна заключается.в выявлении нового объекта геоморфологических исследований - эволвционно-двнамических рядов форм флювиального рельефа, включающих абиогенные, [ здобиогенные, при"-родно-антропогенные, техногенные и природно-хозяйствонные /экологически сбалансированные/ системы, разработке основ их теории и содержания регионального экалсто-геоморфологичвского анализа таких геоморфосистем, результатах его осуществления на примере запада Украины.
В теоретическом и методическом аспектах разработана и апробирована /на примере западного региона Украины/ стратегия исследования структуры, функционирования, состояния и многолетней динамики фливиальных бассейновых геоморфосистем в условиях интенсивного природопользования «ухудшения экологической ситуации, включавщая научную аргументации путей оптимизации природопользования. Ее ядром является концепция фливиальных геоморфологических и природно-хозя-йствекных /эколого-геоморфологических/ систем, парагенетически и парадинамически сопряженных геокомплексов, литодинамичвских потоков, самоорганизации и саморегулирования флювиального рельефа, регионального эколого-геоморфологического анализа. Обоснован эколо-го-геоморфологический подход к оценке последствий антропогенного воздействия на состояние .разноранговых сопряженных бассейнов и дренирующих их рек /бассейновых ГМС/, развитие в них экологически значимых эрозионно-аккумулятивных процессов, на качество земельных и водных ресурсов, темп деградации малых рек и ухудшение экологической обстановки в староосвоенных регионах; в качестве целостных природно-хозяйственных /эколого-геоморфологических/систем предложено рассматривать сопряженные разноранговые бассейны, в различной степени освоенные человеком с внедренными -в их структуру хозяйственными объектами и подсистемами, а также системообразующими потоками вещества и энергии, выражением которых являются эроаионно-аккумулятивные и другие природные и антропогенные процессы; показано, что эти системы следует описывать параметрами сложности структуры, состояния, направленности, интенсивности и тенденции развития, равновесности, релаксационной способности, ако-
g-
.
?
о 1
ций изменения геоэкологической ситуаций, региона в многолетнем аспе кте, динамики состояния малых рек и процессов "их деградации; 3/пр днаэначенние для решения практических задач: серия крупномасштабных и среднемасштабных карт.овражности, эродированности почвенного покрова, состояния основных компонентов и подсистем раэноранговых флввиальных систем; количественные показатели интенсивности развития зр^зионно-аккумулятивных процерсов. в сопряженном ряду разнора-нговнх флввиальных геоморфологических систем, их природно-антропо-генных модификаций и оценки степени загрязнения природной среды; лктические рекомендации по улучшению экологической обстановки, регулированию эрозйонно-ак'кумулятивных процессов в раэноранговых геоморфосистемах; '/обоснование условий, обеспечивающих достаточную водоносность рек и экологически целесообразный режим их стока, необходимые для выполнения водотоками функций эрозии, транспорта наносов to растворенных веществ, равновесного функционирования гео-морфосистем "русло - пойма - долина - водосбор" и показателей допустимого соотношения естественных и антропогенных элементов в реконструируемых флювиальных экогеоморфосистемах; 5/тёоретические, методические и прикладные основы решения проблем флявиальной, климатической, динамической, антропогенной и экологической геоморфологии, совершенствования учебного процесса по специальностям "гео-' морфология и эволюционная география", "охрана окружающей среды и рациональное использование природних ресурсов".
Основные положения, вносимые на защиту: I. Концепция флювиальных геоморфологических систем, используемая для оценки последствий антропогенных воздействие на природную сроду раэноранговых бассейнов, выявления масштабов'трансформации их'структуры, развития неблагоприятных процессов, изменения условий природопользования и жизни человека в историческом и пространственном аспектах.
-
Методология, методика и алгоритмы регионального эколого-гооморфологического анализа раэноранговых флювиальных басселновых .ч":том освоенных регионов гу'мидной ЗОНУ. *>
-
Количественные оценки интенсивности эрозионно-аккумулятив-1чх процессов в различных звеньях флювиальных систем, их роли в течении экологического состояния малых рек и их бассейнов, дег-;і і.і.';циіі верхних звеньев гидросоти, трансформации ее структуры и динамики качества водно-земельных ресурсов бассейновых систем низ-монш;х, ^завышенных и горных территорий гумидной зоны.
'f. Синтез материалов регионального эколого-геоморфологическо-го .".пілиза структури, состояния, функционирования и многолетней
динамики речных и овражно-балочных систем, эродированиости почвенного покрова, эрозионно-аккумулятивных процессов и других факторов в виде схем, отображавших механизмы трансформации бассейновых при-.родно-хозяйственных систем на примере западных областей Украины.
5, Прикладные результаты эколого-геоморфологического анализа флввиальных систем запада Украины, вклочающие оценку и прогноз изменения экологической ситуации в них, предложения по управлении состоянием и функционированием бассейновых природно-хозяйственних систем, рекомендации по совершенствованию природопользования в регионе и снижению экологической напряженности.
Практическое значение и внедрение результатов исследований. Основы теории флювиальных геоморфосистем и их природно-антропогенных модификаций, содержание и алгоритмы регионального эколого-гео-морфологического анализа будут полезны для совершенствования теоретической базы геоморфологии и развития новых /в том числе прик-дных/ направлении исследований, улучшения геоморфологического образования и повышения экологической культуры. Результаты региональных эколого-геоморфологических исследований флювиальных геомор-фосиогем, выполненных в соответствии с теоретическими, методологическими и методическими положениями диссертации, используются научно-исследовательскими, проектно-изыскательскими, планирующими и контролирующими органами региона при разработке проек-.зв противо-эрозионного землеустройства, создания сети природоохранных объектов, мелиоративных работах, регулировании режима стока рек и состояния их русел, обосновании трасс дорог, трубопроводов, проектировании застройки территории и размещения других объектов. Методика эколого-геоморфологических исследований используется и может быть использована при осуществлении геоэкологического картографирования территории согласно Государственной программе Украины и составлении геоэкологических карт. Прогнозные оценки интенсивности развития эрозионно-аккумулятивных процессов, изменения состояния малых рек, степени загрязнения природной среды и ее комфортности имеют прикладное значение для совершенствования схем использования природных ресурсов региона, экологического обоснования проектов, управления состоянием флювиальных бассейновых геоморфо-систем.
Теоретические и прикладные разработки вошли в отчеты по госбюджетным и хоздоговорным темам, выполненным кафедрой геоморфологии Львовского университета при участии и под руководством автора в 1977-1993 гг. Часть из них реализована в программах научного оот-
рудничества о НИЛ эрозии почв и русловых процессов і4ГУ и Люблинскк университетом /Польша/.
Результаты работы, предложенные методы исследований опубликованы в виде пособий и используется в учебном процессе Львовского университета, при выполнении диссертационных исследований аспирантами и соискателями, составлении научно-справочных карт.
Апробация результатов исследования. Основные результаты и положения работы докладывались и'обсуждались на: I.Всесоюзных конференциях и со вещаниях:; "Теоретические основы npt гивоэрозионных мероприятий" /Одесса, 1979/; "Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных'условиях" /Москва, 1981, 1987/, "Исследование русловых процессов для практики народного хозяйства" /Москва, 1983/, "Картографическое обеспечение региональных народнохозяйственных программ" /Иркутск, 1983/, "Проблемы социальной экологии" /Львов, 1986/, УП и УШ Всесоюзных конференциях по мелиоративной географии /Ровно, 1986; Таллинн, 1988/, "Географические системы: проблемы моделирования и управления" /Казань, 1987/, "Проблемы инженерной географии" /Владимир, 1987/, УШ Всесо-пзной совещании по лакдшафтоведению /Львов, 1988/, Межвузовских координационных совещаниях по проблемам эрозионных, русловых и устьевых процесоов /Томск, Н.Новгород, Луцк, Ярославль, Ташкент, Ияевск, Воронеж, 1986-1993/, "Экология - народонаселение - расселение: теория и политика" /Грозный, 1989/, "Ноосферогенез: постановка и пути решения проблемы" Дишинев, 1990/, "Заповедники СССР, их настоящее и будущее" /Новгород, 1990/, "Историческая география ландшафтов: теоретические проблемы и региональные исследования" /Петрозаводск, 1991/, "Экологическое картографирование на современном этапе" /Ленинград, 1991/, "Физико-географические аспекты изучения урбанизированных территорий" /Ярославль, 1992/. 2. Всесоюзных _симпозиу_мах, съездах и пленумах /"Методы исследования антропогенных ландшафтов" /Воронеж, 1982/, "Комплексный монито-торинг, оптимизация и прогноз состояния природной среды" /Верхневолжье, 1991/; ХУІ-ХХП Пленумах Геоморфологической комиссии АН СССР и РАН /1983-1993/; УШ Всесовзном съезде почвоведов /Новоси-.бирск, 1989/; У и УІ съездах ГО Украины /Симферополь, 1985; Одесса, 1990/, Ш сьезде почвоведов и агрохимиков Украины /Львов-Дуб-ляны, 1990/. 3. Международных совещаниях_и_симпрзиу_мах /"Проблемы охраны окружающей среды и заповедного дела" /Люблин,Польша,1987/, I конференции Международного института региональных экологических проблем /Львов, 1990/, "Экологические проблемы пограничных терри-
- II -
торий" /Ляблин, Польша, 1992/, "Геоморфологические процессы и окру-«авідая среда" /Казань, 1991/. 4. Республиканских научных конференциях: Черновцы /1978, 1987, 1991/;~Харьков, 1979; Канев, 1979, [984; Львов, 1986, 1989, 1991; Киев, 1989. ' 5. Региональных_и_кра~ ввнх_конс[і9енциях и совещаниях: Пермь, 1985, 1993; Винница, 1986, [987; Луцк, 1988, Ї990;" Грозный, 1988, 1989; Камонец-Подольский, [988, 1989; Минск, 1990; Гомель, 1988; Иркутск, 1989; Бишкек,1991; Ярославль, 1992, б. Научном семинар_е НИЛ эрозии почв и руслових лроцессов .МГУ /1984, 1987, 1990, 1993/, заседаниях Московского филиала ГО СССР /1984, 1391/ и др.
По теме диссертации опубликовано около 150 статей, 2 учебных пособия. Общий обьем научных публикаций составляет 60 п.л. Кроме того, более 50 статей помещены в Географической энциклопедии Украины '/1989-1993 гг./.
Стукту_ра и обьеи работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, объединенных в две части - теоретическую и региональную, заключения, списка литературы и приложений. Общий обьем работы ууГстр. Текст иллюстрирован №4 рисунками и 9& таблицами. Список литературы включает 484 наименований, из которых 34 на иностранных языках.
Предлагаемая работа выполнена на кафедре геоморфологии Львов
ского университета и в НИЛ эрозии почв и русловых процессов МГУ.
При постановке и проведении исследований, обобщении материалов
постоянную поддержку и конструктивные советы оказывали декан геог
рафического факультета Львовского университета профессор Я.С.Крав*
чук и профессор МГУ 1С.С.Воскресенский. Полезные обсуждения проб
лем,-рассматриваемых в диссертации,-автор вел с профессорами Г.С.
Ананьевым, Н.Б.Барышниковым, А.И.Спиридоновым, Д.А.Тимофеевым,
И.Г.Черваневым, Г.И.Швебсом, докторами географических .наук Г.А.
Ларионовым, Э.А.Лихачевой, А.Ю.Сидорчуком, к.т.н. Б.Ф.Зориной и
др. ВсемЛм, а также сотрудникам лаборатории эрозии почв и русло-
Bfx процессов МГУ и кафедры геоморфологии Львовского университета,
принимавшим участие в совместных исследованиях на различных эта
пах выполнения работы, автор выражает искреннюю признательность и
глубокую благодарность. >
Считая приятным долгом особо поблагодарить моего научного консультанта - заведующего НИЛ эрозии почв и русловых процессов МГУ, доктора географических наук, профессора P.O.Чалова, оказывавшего всемерную действенную помощь и поддержку на всех этапах работы.
