Обоснование технологии восстановления лесных водосборов, нарушенных пожарами и сплошными рубками, в условиях Забайкалья

Актуальность темы

Одним из важнейших компонентов региональной безопасности являются количественные и качественные характеристики стока, формирующего водотоки и водоемы, существенно влияющие на состояние окружающей среды и здоровье населения. Особенно важны в этом плане водотоки и водоемы, расположенные в лесных зонах и на залесенных территориях, которые составляют 760,5 млн. га по России, в т. ч. — 33,4 млн. га в Забайкальском крае. В последние годы здесь значительно увеличились площади, отводимые под лесозаготовки, участились несанкционированные рубки леса и лесные пожары. После пожаров и сплошных рубок, в том числе при ведении горнодобывающих работ, существенно меняются условия формирования поверхностного стока, усиливаются эрозионные процессы, из почв дождевыми и талыми водами вымываются загрязняющие вещества, которые попадают в водотоки и водоемы. Снижаются водоохранно-защитная, водорегулирующая и противоэрозионно-аккумулятивная роли лесов. Вместе с тем недостаточно изучены и не используются при выделении лесосек и в схемах лесовосстановления вопросы влияния региональных факторов на качественный состав стока с территорий, подверженных крупномасштабному сведению лесов. Учет региональных особенностей при разработке технологий и схем мероприятий по лесовосстановлению позволяет существенно повысить степень экологической безопасности природно-технических систем, что доказывает актуальность темы исследования.

Целью диссертационной работы являлось выявление зависимостей качественного состава рек-водоприемников от залесенности водосбора с учетом региональных природных особенностей Забайкалья, и обоснование на их основе технологии и схемы мероприятий по лесовосстановлению.

Основная идея работы заключается в определении основных региональных характеристик качественного состава стока с залесенной территории и их зависимости от сплошных рубок и лесопожаров, которые позволят разработать технологии и мероприятия по проведению лесовосста-новительных работ на водосборах с требуемым экологическим эффектом.

Объектом исследований являются лесные водосборы с разной залесенностью, расположенные в непосредственной близости друг от друга, находящиеся в ведении Территориального органа Государственной лесной службы Забайкальского края.

Предмет исследования. Качественные характеристики стока с модельных водосборов и способы их учета при разработке технологий и мероприятий по лесовосстановлению.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи исследований:

— изучить состояние вопроса о влиянии залесенности на сток малых рек;

— выбрать модельный водоток-приемник, наиболее удовлетворяющий целям исследования;

— изучить гидрологические характеристики водотока и определить их изменения в результате снижения залесенности водосбора;

— определить влияние залесенности водосбора на изменение качественных показателей водотока;

— определить влияние незалесенного водосбора на вынос загрязняющих веществ в модельный водоток;

— обосновать технологию и схему мероприятий по лесовосстановлению на горельниках и гарях с учетом выявленных региональных особенностей Забайкальского края.

Научная новизна. Впервые на основании многолетних данных по лесным пожарам и вырубкам на площадях водосборов и экспедиционного обследования модельного водотока в Забайкальском крае отслежено влияние залесенности на количественные и качественные показатели стока.

Практическая значимость. Результаты работы позволяют оценить влияние залесенности водотока на качественные показатели реки-водоприемника. Полученные данные могут быть использованы при отводе лесосек с учетом границ водосборов и при разработке схем и технических рекомендаций по лесовосстановлению и рекультивации нарушенных земель в Забайкальском крае. Предлагаемая методика может быть использована при разработке планов лесовосстановления на аналогичных территориях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Международной конференции «Устойчивое развитие регионов: ситуации и перспективы» (г. Перес лавль-Залесский, 2008 г.), на Всероссийских конференциях «Вузовская наука — региону» (г. Вологда, 2007 г.), «Кулагинские чтения» (г. Чита, 2007, 2008 гг.) — на региональных конференциях «Забайкальский край» (г. Чита, 2008 г.), «Природные ресурсы — 2008» (г. Чита, 2008 г.) — ежегодных научных семинарах инженерно-экологического факультета ЧитГУ. Основные результаты работы размещены на сайте Комитета промышленности и природных ресурсов Забайкальского края (г. Чита, 2008 г.). По материалам исследований опубликовано 8 печатных работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК для публикаций материалов диссертационных работ. Личный вклад автора состоит: в постановке целей и задач исследованийв разработке плана и выполнении натурных исследованийв камеральной обработке и анализе полученных результатовв разработке предлагаемых технологий и планов технических мероприятий по лесовосстановлению, принятых к использованию в организациях лесной службы на территории Забайкальского края.

Достоверность научных положений обеспечена: использованием длительных рядов наблюденийприменением стандартных математических методов для обработки данных наблюденийобработкой проб в аттестованной гидрохимической лаборатории при ЧитГУ;

— сходимостью экспериментальных данных с теоретическими гипотезами и данными других авторов.

Методы исследований. В основу работы положены аналитические методы исследований, корреляционный и факторный анализ. Исходными данными являются длительные ряды наблюдений за водными характеристиками водотока, результаты гидрохимических анализов, выполненных по стандартным методикам, собственные научные наблюдения автора и сопоставления их с данными других исследований.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы 138 страниц, в том числе 42 рисунка, 45 таблиц.

Список литературы

содержит 207 наименований.

8. Результаты исследования приняты к внедрению на предпроектной стадии:

— Читинской экспедицией Прибайкальского филиала ФГУП.

Рослесинфорг";

— Краевым государственным учреждением «Ингодинский лес»;

— Верхне-Читинским отделом Государственной лесной службы Забайкальского края;

— «Кондинским» — филиалом Государственного учреждения Республики Бурятия «Авиационная и наземная охрана, использование, защита, воспроизводство лесов и ведение государственного лесного реестра»;

— в учебный процесс ГОУ ВПО «ЧитГУ».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Представленная диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании исследований, выполненных автором, содержится решение важной научно-технической задачи по защите водосборов малых рек от поступления загрязняющих веществ с поверхностными водами, сформировавшимися на незалесенных участках, ранее подверженных пожарам или вырубкам, с учетом региональных особенностей.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Средний годовой сток при увеличении залесенности водосбора существенно снижается. Это объясняется тем, что значительная часть поверхностного стока перехватывается, расходуется на пополнение запасов грунтовых вод и транспирацию. На следующий год после пожара транзитный поверхностный сток значительно увеличивается.

2. Леса сглаживают неравномерность питания рек по сезонам года, снижают максимальные многолетние расходы и увеличивают средне-меженные расходы. На залесенных водосборах таяние снега и стекание дождевых вод происходят за более продолжительный период.

3. В пределах рассматриваемого модельного водосбора наблюдается тенденция к снижению залесенности год от года. Лесные пожары, уменьшая залесенность водосбора, способствуют уплотнению почвогрунтов, увеличению поверхностного стока. Интенсивность эрозионных процессов возрастает, увеличивается поступление загрязняющих веществ в водные объекты.

4. С водосборной площади, подверженной пожару, на территории участка модельного бассейна в Забайкалье выносится значительно больше загрязняющих веществ. При этом характерными загрязняющими веществами являются взвешенные вещества, кальций, магний, нитраты, фосфаты, нитриты и фенолы.

5. Рекомендуется при производстве лесовосстановительных работ применять «полосный» метод. Особенно эффективно располагать лесополосы в верхней части бассейна. Преобладание насаждений из сосны или смешанных древостоев создадут условия для более равномерного стока во времени. Породы, слабо выполняющие водоохранную и противоэрозионно-аккумулятивную роль, в состав лесов вдоль рек вводить не следует (ель, осина).

6. Лесохозяйственные мероприятия необходимо планировать в границах элементарных водосборных бассейновравномерно распределять рубки по их площади, исключая сплошные вырубки леса по всей территории бассейна.

7. Разработан метод рекультивации лесных земель, при которой водорегулирующая роль лесов в большей степени будет проявляться при их расположении в верхней части бассейна, для защиты берегов реки от размыва и синхронизации поверхностного стока — вдоль русла рек узкой полосой, для стокорегулирующего почвозащитного значения — по овражно-балочным системам и на склонах. Для условий Забайкалья рекомендуемая ширина защитной лесополосы равна 60 м при межполосном пространстве 380 м. Согласно разработанным автором рекомендациям, леса будут равномерно размещены по территории бассейна, что позволит наилучшим образом регулировать поверхностный сток, эффективно бороться с эрозией почв и предотвращать попадание загрязняющих веществ в водотоки.