Лекции по "Методам геоэкологических исследований"

В зависимости от преобладающего фактора оползневые деформации по генетическому типу подразделяются на эрозионные, суффозионные, антропогенные, полигенные.

По возрасту отмечаются как современные оползни, так и древние, сформировавшиеся при ином базисе эрозии. Подавляющее большинство оползней современные. По фазам развития часть их движущаяся, но имеются и закончившиеся. По механизму оползневого процесса на территории Барнаула выделены оползни сдвига и течения (оползни-потоки, смывы, оплывины) и выплывания.

К основным факторам образования оврагов и оползней относятся: большая высота и крутизна склонов, экспозиции склонов, эрозионная деятельность Оби, интенсивный характер снеготаяния весной, развитие бурного поверхностного стока при малой инфильтрации из-за наличия неоттаявших грунтов: сложение склона неустойчивыми породами; антропогенная нагрузка.

 

Овраги. Определения

Оврагом называется активная эрозионная форма, созданная деятельностью временного, редко небольшого постоянного, водотока на возвышенно-равнинных пространствах, особенно в области развития легко размывающихся рыхлых пород, например лессов или лессовидных суглинков.

Морфологически овраг представляет собой крутосклонную долину, часто сильно разветвленную, наиболее подвижной частью которой является его вершина. Выше вершины оврага обычно располагаются разветвленные, слабо углубленные ложбины.

Оврагообразование хотя и не представляет непосредственной угрозы для жизни и здоровья человека, но негативно изменяет условия его жизнедеятельности. Овражная эрозия сокращает площади удобных земель и увеличивает дробности их контуров, уничтожает коммуникации, разрушает коммунальные и хозяйственные объекты. Выносы из оврагов заносят плодородные земли, являются существенным источником поступления наносов в реки, вызывая заиление малых рек и способствуя обмелению средних и больших рек.

Проблема деградации земель вследствие поражения их овражной эрозией, требующая решения во многих стран мира, актуальна и для России. На территории России овражной эрозией поражено до 7 млн. га земель, количество оврагов приближается к 15 млн. Ежегодно прирост в длину овражной сети составляет более 20 тыс. км. Особенно много оврагов образуется вокруг городов и других населенных пунктов. Они составляют около 11% всех оврагов. Овражной эрозии подвержены более 700 городов России (Зорина, 2000)

 

Методика изучения оврагов

Для оценки состояния овражности и опасности от овражности эрозии в современное время широко используется ряд методов.

Полевой метод картографирования овражной сети основан на количественной оценке овражных форм. Включает составление плана оврага полуинструментальным или инструментальным способом, при котором замеряются крутизна, длина, ширина склонов, глубина оврагов, составляются продольный и поперечный профиль оврагов, даётся описание характера растительности, типов почвы, состава слагающих пород.

В настоящие время в России для изучения овражной сети широко используется метод мониторинговых наблюдений (Косов, Константинов, 1973 г.) и метод повторного нивелирования.

Камеральный картографический метод заключается в определении углов наклонов по крупномасштабным картам и площади водосборов с помощью планиметра.

При составлении карты овражности пользуются методом физико –географического районирования, заключающийся в том, что на крупномасштабной топографической карте с вынесенными оврагами и промоинами длиной более 150 м выделяются территории с очень редкими одиночными оврагами, редкими (островным) распространением оврагов, с широким распространением (заовраженная) (Косов, 1970).

Доминирующие факторы оврагообразования позволяет выявить картографо – математическо-статистический метод с использованием регрессионно-кореляционного анализа. К первым относятся такие характеристики: средний уклон (I), энергия рельефа (h), площадь склонов крутизной более 3,50 (I), распаханность (g), длина линии стока (l), облесенность (Л), допустимая неразмывающая средняя скорость потока для рельефообразующих пород (К), экспозиция ключевого участка (Э), ложбинность (j), объемы весеннего и летнего стока (V и М), площадь ключевого участка (S) (Рожков, 1985)

 

 

Методика изучения конкретных овражных форм

Исследование овражной сети проводится методом полевого картографирования, который включает составление плана оврага полуинструментальным способом с использованием горного компаса для замеров азимутов и углов наклона склонов и рулетки для замеров расстояний. При работе делается план основного оврага и его отвершков, отрисовка тальвега. Через 100 м составляются поперечные профиля.

При построении поперечных профилей замеряются длина, глубина, ширина по поперечникам в заданных направлениях. Одновременно проводится качественная оценка и развития сопутствующих гравитационных процессов (оползневых деформаций) в зависимости от экспозиции.

 

Камеральный картографический метод заключается в составлении крупномасштабных (1:500) планов, продольного и поперечных профилей, диаграмм. На основе полученных данных проводится классификация отвершков оврага на II, III, IV порядки. На следующем этапе составляются таблицы и розы–диаграммы по суммарной длине отвершков, для каждого порядка отвершков, по тальвегу.

Для характеристики заовраженности территории строится карта опасности овражной эрозии города.

На первом этап делается обзор топографической карты м-ба 1: 10000.

На втором этапе выделяются ареалы с водосборной площадью основных оврагов приуроченных к трем известным базисам эрозии.

Третий этап работы –  расчёт количественных характеристик: густоты овражности и плотности оврагов в пределах выделенных ареалов на карте м-ба 1:10000. В результате выполненных расчетов для каждого из водосборов вычисляются предельными размерами густоты и плотности (потенциалом) овражного расчленения. Вычисление водосборных площадей и протяженности оврагов проводится с помощью планиметра (палетки).

Четвертый этап включает в себя расчёт основных показателей опасности овражной эрозии – густоты (ро, м/м2 ) и плотности (По, ед./м2 ), частоты(ед/м).

По природным характеристикам региона параметров густоты и плотности рассчитывается опасность дальнейшего роста овражной сети. Потенциал овражного расчленения в разных регионах определяется антропогенным воздействием – нарушение условий формирования стока воды и наносов на водосборах по склонам долин рек.

На пятом этапе проводилась оценка степени опасности на основе полученных данных расчетов и составление современной карты опасности овражности.

 

Причины и особенности проявления овражной эрозии на берегу Оби в г. Барнауле

 

В пределах Барнаула овражной эрозией охвачены территории, площадью 116 га. Несмотря на ежегодный прирост отдельных форм овражной эрозии, этот процесс в значительной мере был компенсирован рекультивационными работами.

К основным факторам оврагообразования относятся:

• большая высота и крутизна склонов;
• экспозиция левобережного Обского, правобережного Барнаулкинского склонов;
• интенсивный характер снеготаяния весной, развитие бурного поверхностного стока при малой инфильтрации из-за наличия неоттаявших грунтов;
• сложение склона неустойчивыми просадочными лёссовыми породами;
• возрастающая антропогенная нагрузка: уничтожение растительного покрова на склонах при распашке земель под огороды, при прокладке коммуникаций, сброс на склоны промышленных и бытовых вод, вызывающих оврагообразование промоин, утечка воды из коммуникаций.

Овраги приурочены, в основном, к районам: левобережному склону Оби, правому склону р. Барнаулки и долине р. Пивоварка. В пределах этих участков овраги имеют свои особенности.

 

Левобережный склон Оби подвержен наибольшей овражной эрозии. Развитие оврагов в этом районе отмечается на протяжении почти 16 км.

Особенностью оврагов левобережья Оби обусловлены уклоном плато от бровки реки под углом 3-7° и, как следствие, этого относительно небольшой водосборной площадью.

Большинство оврагов левобережья Оби имеют ограниченную длину – 50-200 м (лишь два оврага имеют длину 600 м и 900 м) и глубокий врез – 20-80 м при ширине – 100-750 м.

Большинство оврагов этого участка находится в стадии выработки профиля равновесия, характеризуются интенсивной донной эрозией и V-образной формой в поперечнике. Отдельные овраги – в стадии затухания процесса оврагообразования: в нижней части их уклон  относительно пологий, скорость водных потоков небольшая.

Многие овраги вскрывают водоносные горизонты, в результате по дну их текут постоянные водотоки, которые способствуют развитию донной и боковой эрозии. В местах выходов в оврагах подземных или скрытого стока промышленных вод иногда наблюдаются суффозионные процессы и развитие небольших оползней.

 

Картографирование шумового загрязнения

Общие положения

Картографирование шумового загрязнения может проводиться:

1. по результатам натурных измерений,
2. на основе расчетных данных,
3. либо с использованием сочетаний того и другого.

В первом случае используют результаты инструментальных измерений уровней шума шумомерами I или II класса. При этом, поскольку шумы с разными частотами при одинаковой интенсивности оказывают неодинаковое физиологическое воздействие, измеряют в дБ, нормируют и картографируют эквивалентные уровни звука (∂Б), т.е. скорректированные с учетом частотных характеристик.

Во втором случае картографирование ведется на основе данных о величине автотранспортной нагрузки, структуре потока, дорожных условиях и характере застройки. Для получения этих данных проводятся наблюдения за напряженностью и структурой транспортных потоков в часы «пик» в рабочие дни недели; при этом фиксируются также дорожные условия, характер застройки и озеленения.

При оценочных работах может использоваться расчетная методика, которая позволяет определить приближенные значения уровней шума в зависимости от численности населения города, уровня автомобилизации (число автомобилей на тысячу жителей) и значимости улиц (магистрали общегородского значения, районного значения и т.д.), с внесением поправок для учета особенностей планировки города, уклона улиц, доли грузового и общественного транспорта в потоке. Аналогичными табличными методами определяется шум вблизи железнодорожных и трамвайных линий, аэродромов, судоходных путей.

Сочетание инструментальных и расчетных определений уровней шума включает использование того и другого, в том числе в одних и тех же контрольных точках, в количестве, достаточном для получения статистически значимой выборки. Для учета местных особенностей городской среды проводится расчет уравнений регрессии, связывающих измеренные и расчетные значения уровней шума, и корректировка последних.

Методика создания карт шума при разработке генеральных планов и проектов детальной планировки предусматривает использование линейных знаков и соответственно характеристику только в пределах улично-дорожной сети. Однако расчетная методика предусматривает возможность приближенной характеристики и внутриквартальных пространств. В этом случае оправдано применение изолиний. На основе изолинейных карт выделяют зоны шумового дискомфорта, в пределах которых превышаются гигиенические стандарты.

 

Теоретические основы и методика исследования радиоактивных аномалий при экологическом картировании

 

Теоретические основы исследования радиоактивных аномалий

Ионизирующее излучение, непрерывно возникает в природе, главным образом за счет космических лучей, проходящих на землю, распада радионуклидов, создает природный радиационный фон.

Биологическое действие  радиации в пределах естественного фона не является каким - то новым или особо вредным для организма человека, поскольку сама жизнь возникла и развивалась практически при воздействии  постоянного фонового уровня ионизирующей радиации. Однако в результате деятельности человечества появились источники искусственного превышения радиационного фона. Это добыча, переработка и использование ядерного горючего или сырья, испытания ядерного оружия, аварии на АЭС, нарушения правил эксплуатации различных установок, использующих радиоактивные источники.

 

Радиоактивное воздействие является результатом излучение, возникающего самопроизвольного распада нуклидов. Нуклидами называются ядра всех изотопов химических элементов. Самопроизвольный распад нестабильных нуклидов называется радиоактивным распадом, а сами нуклиды - радионуклидами.

Время распада половины радионуклидов в любом радиоактивном источнике называется периодом полураспада соответствующего изотопа. Продолжительность периода полураспада для цезия - 137 составляет 30.2 года, стронция - 90 – 28.5  года, плутония –  239 - 24400 лет, радона -  222 - 3.8 суток и т. д.

Число распадов в секунду называется активностью, единица ее измерения - беккерель (Бк) (в системе Си). Один беккерель – один распад в секунду любого радионуклида. Каждый акт распада ведет к высвобождению энергии, которая передается дальше в виде излучения, способного ионизировать атомы.