В настоящее время состояние малых рек Российской Федерации, особенно в промышленно развитых районах европейской части страны, оценивается как катастрофическое. Это происходит как в результате резко возросшей антропогенной нагрузки на них, так и в силу естественных причин. Большое значение имеют геологические и метеорологические процессы (повышение/понижение уровня эрозии, изменение температурного режима территорий, количества и особенностей выпадения осадков и др.). Во многих регионах значительно сократился сток малых рек. Велико число рек, прекративших существование в последнее время, а многие оказываются на пороге исчезновения.
Антропогенное воздействие на малые реки обусловлено хозяйственной деятельностью, которая осуществляется и в пределах водосборных бассейнов, и на самих водотоках. Так, после проведения осушительных мелиорации в Нечерноземной зоне России русла многих малых рек оказались спрямленными, зарегулированными дамбами. На полностью зарегулированных реках отмечаются заиление и зарастание русла, потеря гидравлической связи с питающими их грунтовыми водами. Сбрасываемые с мелиоративных систем дренажные воды, в основном неочищенные, вызывают "цветение" малых рек в летний период и ухудшают качество воды.
До недавнего времени основным источником загрязнения малых рек были отработанные промышленные и коммунальные сточные воды. Создание отстойников, очистных сооружений снизило степень загрязнения этой категории сточных вод.
В то же время возросла доля загрязненных вод, которые формируются в пределах водосборных бассейнов малых рек. Весьма значительной является проблема загрязнения водоемов отходами сельскохозяйственной деятельности. Проведение без соблюдения требований экологической безопасности работ по внесению минеральных удобрений и ядохимикатов, а также практически повсеместное нарушение правил хранения средств химии и органики, сброс сточных вод животноводческих комплексов при отсутствии или неэффективной работе очистных сооружений, размещение в водоохранных зонах скота, складов ГСМ, сбросы отходов перерабатывающих сельскохозяйственных предприятий.
Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами. По большей части они попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органических веществ, биогенных элементов и других загрязнителей.
Третьей по негативной значимости для малых рек является проблема сброса в них бытового и промышленного мусора. Этот мусор, разлагаясь, выделяет канцерогенные вещества - источники различных заболеваний.
Особую тревогу вызывает проблема заиления рек. Заиление малых рек на севере лесостепи приводит к подъему уровня грунтовых вод и заболачиванию пойм, которые становятся непригодными для какого-либо использования. Повышается вероятность затопления в период весеннего половодья или сильного дождевого паводка сел, деревень и городов, пахотных земель. На юге лесостепной зоны заиление малых рек ведет к катастрофическому изменению всей экосистемы; наблюдается процесс опустынивания. Кардинальным образом меняется состав растительности, начинают преобладать полупустынные и пустынные виды, практически исчезают отдельные древесные виды кустарников, а деревья могут существовать только при условии регулярного полива. В числе главных причин исчезновения малых рек отмечено осушение болот.
Данные свидетельствуют о том, что в ближайшие годы большая часть загрязняющих веществ будет поступать в поверхностные воды не от стационарных точечных источников, а в результате смыва с поверхности водоразделов и с территорий крупных городов с ливневым стоком.
Проблемы малых рек - одни из ключевых проблем инженерии, гидрологии, экологии, водного хозяйства и других отраслей, связанных с использованием водных ресурсов. Восстановление и сохранение водных ресурсов страны в экологически благоприятном состоянии должны являться стратегическим направлением государственной водохозяйственной и экологической политики.
Хозяйственная деятельность на водосборах малых рек нарушает естественный круговорот веществ, изменяет потоки биогенных элементов, что приводит к снижению их концентрации в одних местах и накоплению в других. Избыточное поступление биогенных элементов (особенно азота и фосфора) в водоемы и водотоки вызывает их эвтрофирование.
Объекты сельскохозяйственного производства, включающие различные угодья и производственные объекты (богарные и мелиорированные земли, животноводческие фермы, комплексы, объекты птицеводства), являются источниками повышенной биогенной нагрузки. Интенсификация сельскохозяйственного производства, применение минеральных и органических удобрений, а также поверхностный сток с застроенных территорий сельских населенных пунктов и атмосферные осадки могут вызвать изменение величины и направленности потоков биогенных веществ.
Для обеспечения экологической устойчивости гидросистем малых рек необходим систематический учет количества примесей, формирующихся на водосборе под воздействием диффузных источников загрязнения, топографии местности, гидрологических характеристик водных объектов (водоприемников) и качества их вод. Методика мониторинга включает оценку:
- изменения содержания загрязняющих примесей в водоприемниках;
- фоновых загрязнений участков водотоков;
- объема биогенов, формирующихся на водосборе в результате сельскохозяйственной деятельности;
- объема биогенов от объектов животноводства;
- объема биогенов, формирующихся на территории сельских населенных пунктов;
- поступление азота и фосфора с атмосферными осадками;
-выноса биогенов с территории водосбора с применением ГИС-технологий;
- влияния диффузных источников загрязнения на водоприемники методом аналогий.
Оценка состояния вод в гидросистемах малых рек может производиться различными методами, но наиболее современным и перспективным является дистанционно – контактный мониторинг, основанный на использовании дистанционных методов зондирования Земли, выборочных контактных (наземных) обследований и геоинформационные технологии обработки, анализа и представления материалов о состоянии гидросистем.
В обеспечении данной информации на современном этапе возрастает роль аэрокосмических средств. Это обусловлено оперативностью получения с помощью их метрической и смысловой информации об изучаемой территории, объективностью и документальностью этой информации, возможностью регулярных наблюдений за изменениями, происходящими на изучаемой территории, а также снижением затрат на проведение съемок и получением необходимой информации.
Аэро- и космические средства и методы получения информации о местности, объектах и процессах в значительной мере восполняют недостатки контактного способа сбора информации, а в некоторых случаях полностью заменяют его. Некоторые задачи, особенно поискового (разведывательного) характера, можно решить только с помощью аэро- и космических съемок.
Вышеизложенное позволяет говорить об актуальности вопроса об использовании материалов аэрокосмических съемок в целях мониторинга объектов населенных пунктов.
Объектом исследования являются: геоинформационные системы в геоэкологии.
Предмет исследования – дистанционное зондирование при мониторинге источников загрязнений на водосборах малых рек.
Целью работы является формирование оптимальных условий для создания пакетов информационных материалов по дистанционному зондированию для решения задач мониторинга за качеством стока малых рек.
Для достижения цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:
- рассмотрены сущность и задачи дистанционного и дистанционно - контактного мониторинга за объектами на водосборах малых рек;
- оценены современные системы дистанционного зондирования;
- проведен анализ технических характеристик космических и авиационных съемочных систем, а также областей их применения;
- проанализированы возможности применения аэрокосмических средств и методов получения информации в целях мониторинга за объектами угрозы на водосборах малых рек, в том числе и населенных пунктов.
- Провести исследование при помощи данных полученных из открытых источников и проанализировать их
- Обнаружить источники загрязнения за пределами водосбора реки Новая.
Поставленные задачи и цель исследования обусловили структуру и внутреннюю логику выпускной квалификационной работы, которая состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников и приложения.
Теоретическую основу выпускной квалификационной работы составили Законы Российской Федерации, Постановления Правительства Российской Федерации, исследования специалистов в области дистанционного зондирования.
?
