УДК В.Н. Бодрова, аспирант Волгоградского государственного университета, e-mail:

УДК 911:574
Расчет и оценка эколого-хозяйственного баланса волгоградской области в
геоинформационной системе
В.Н. Бодрова, аспирант Волгоградского государственного университета, e-mail:
vnbodrova@mail.ru
Эколого-хозяйственный баланс (ЭХБ) территории есть сбалансированное
соотношение различных видов деятельности и интересов различных групп
населения на территории с учетом потенциальных и реальных возможностей
природы, что обеспечивает устойчивое развитие природы и общества,
воспроизводство
природных
ресурсов
и
не
вызывает
негативные
экологические изменения и последствия.(по Б. И. Кочурову)Содержанием ЭХБ
территории является совершенствование структуры землепользования и
ориентация
на
постоянное
обеспеченияжизнедеятельности
расширение
человека,
т.е.
природных
создание
новых
систем
систем
землепользования.[2]
Для оценки ЭХБ территории используются следующие показатели:
распределение земель по их видам и категориям, площадь природоохранных
территорий, площадь территорий по видам и степени антропогенной нагрузки,
напряженность эколого-хозяйственного состояния территории, интенсивность
интегральной антропогенной нагрузки, состояние естественной защищенности
территории, состояние экологического фонда территории.
Так как контроль над природными и, в том числе, земельными ресурсами
осуществляется в пределах границ административно-территориальных единиц
(муниципальных районов, муниципальных городских округов), то находящиеся
на их территории ландшафтно-экологические и природно-хозяйственные
системы целесообразно рассматривать в качестве объекта исследования. Такой
подход облегчает сбор информации и практическую реализацию результатов
исследования. [2]
Анализ структуры землепользования предлагается проводить на основе
классификационных единиц земельного кадастра. Для определения степени
1
антропогенной нагрузки (АН) земель устанавливаются бальные экспертные
оценки, в соответствии с которыми каждый вид землепользования получает
соответствующий балл для последующего их объединения в однородные
группы. (Таблица 1)
Дальнейшая оценка предполагает расчет напряженности экологохозяйственного состояния территории в виде коэффициента абсолютной
экологической напряженности (Ка), определяемого отношением площади
земель с высокой АН к площади земель с более низкой АН. [2]
Ка =
АН6
АН1
Значения коэффициента (Ка) позволяют объективно оценить степень
соответствия интенсивности антропогенных воздействий восстановительному
потенциалуприродных ландшафтов и обосновать необходимость создания в
регионе особо охраняемых природных территорий (ООПТ) с требуемой
величиной их площади.[2] Чем ниже значение коэффициента, тем более
благоприятнее складывается геоэкологическая ситуация в исследуемом районе.
Таблица 1. Предлагаемая оценка степени антропогенной нагрузки по категориям
земель в баллах на основе классификационных единиц земельного кадастра Волгоградской
области
Категории земель
Балл
Степень
антропогенной
нагрузки (АН)
Земли
промышленности,
6
Высшая
Земли поселений
5
Очень высокая
Земли с/х назначения
4
Высокая
3
Средняя
водного
2
Низкая
охраняемых
1
Очень низкая
транспорта,
связи,
радиовещания
Сенокосы,
древесно-
кустарниковые насаждения
Земли
лесного
и
фондов, земли запасов
Земли
особо
2
природных территорий (ООПТ)
В
ходе
расчетакоэффициента
относительной
экологической
напряженности (Ко) учитываются все типы использования земель на
рассматриваемойтерритория
и
оценивается
общая
экологическая
напряженность врайоне. Если значение коэффициентаКо приближается к 1, то
наблюдается сбалансированность на территории по степени АН. [2]
Ко =
АН4 + АН5 + АН6
АН1 + АН2 = АН3
Разнообразие природного или природно-антропогенноголандшафта, как
правило, характеризует его устойчивость к антропогенным воздействиям.
Предел такого рода устойчивости определяется наличием достаточных
площадей естественных биогеоценозов, природоохранных зон и особо
охраняемых природныхтерриторий, составляющих экологический фонд (Рэф)
территории. Чем больше его величинатем выше уровень естественной
защищенности(ЕЗ) территории и соответственно устойчивости ландшафта.
Естественная защищенностьтерритории также зависит от распределения
земель по степени антропогенной нагрузки.Территории, характеризующиеся
высокой степенью антропогенной нагрузки, как правило, имеют низкую
естественную защищенность. Если принять земли, входящие в экологический
фонд с минимальной АН за Р1, то площади земель с условной оценкой степени
АН в 2,3,4 балла будут составлять 0,8Р2, 0,6Р3, 0,4Р4, (земли с самым высоким
баллом АН в расчет не принимаются). Таким образом, появляется возможность
получить суммарную площадь земель со средо- и ресурсостабилизирующими
функциями(Рэф) по следующей формуле:
Рэф= Р1 + 0,8 Р2 + 0,6 Р3 + 0,4 Р4
Если соотнести площадь земель Рэф к общей площади исследуемой
территории (Ро), то получим коэффициент естественной защищенности
территории (Кез).[2]
Кез =
3
Рсф
Ро
Общую оценку эколого-хозяйственного баланса можно провести,
используя предложенные коэффициенты. (Таблица 2)
Таблица 2. Коэффициенты оценки эколого-хозяйственного баланса
территории (По Б.И. Кочурову)
Наименование
коэффициента
Коэффициент
абсолютной
экологической
напряженности
Формула
Ка =
Коэффициент
относительной
экологической
напряженности
АН6
АН1
Ко
АН4 + АН5 + АН6
=
АН1 + АН2 = АН3
Коэффициент
естественной
защищенности
территории
Кез =
Рост
Рсф
Ро
Используемые
данные
Площади
территорий с
высокой
антропогенной
нагрузкой– АН6
Площади
территорий с
минимальной
антропогенной
нагрузкой (как
правило, ООПТ) –
АН1
Площади
территорий
различных видов
пользования земель,
характерных для
процессов
преобразования в
данном регионе
Площадь земель со
средо- и
ресурсостабилизиру
ющими функциями
(Рэф)= Р1 + 0,8 Р2 +
0,6 Р3 + 0,4 Р4
Ро-Площадь
исследуемой
территории
Характеристика
изменения значений
Ка ↑– рост
напряженности
Ко→1 - напряженность
ЭХС территории
сбалансирована
Ко ↑ – рост
напряженности
Кез ↑– рост естественной
защищенности
территории
Кез< 0,5 - критический
уровень защищенности
территории
значенийкоэффициентаКасвидетельствует
о
нарастании
(превышении) степени АН на территорию, так как площади территорий с
высокой АН превышают площади ООПТ во много раз, нарушая при этом
эколого-хозяйственный
баланс.Рост
значений
коэффициентаКо
также
свидетельствует о превышении АН, однако здесь необходимо учитывать
близость этого показателя к 1, как к величине, характеризующей состояние
идеальной сбалансированности ЭХБ территории.Рост значения Кез указывает на
4
рост
устойчивости
ЭХБ
территории
за
счет
увеличения
территорий
экологического фонда, которые и обеспечивают естественную защищенность
территории, компенсируя величину антропогенной нагрузки.
Для реализации геоэкологической оценки территории Волгоградской
области, расчет ЭХБ территории является одним из важнейших еѐ этапов. В
качестве инструмента реализации предложенного подхода перспективным
является применение технологий, которые позволяют осуществлять хранение,
анализ, визуализацию пространственных данных на платформе современных
географических информационных систем (ГИС). По результатам исследований
Рыковой В.В. и Горте Ю.Д. (2012) наибольшее развитие ГИС-технологии
получили в 90-х годах прошлого века.Авторами была изучена динамика
публикационной активности российских авторов по теме"ГИС в экологии и
природопользовании" на примере базы данных «Природа и природные
ресурсы». Среди накопленных за многолетний период публикаций по ГИСтематике
четко
прослеживается
экологическогохарактера
(более
трети
преобладание
документов).
в
них
тем
Применение
ГИС-
технологий в биологии, географии и геологии (более 50% всех публикаций)
часто связано среализацией программмониторинга природныхпроцессов или
объектов для охраны и рационального использования природных ресурсов.
Материалы по хозяйственному использованию территории составили 13%
записей.[5] Активность исследований в области ГИС-технологий в последние
десятилетия объясняется стремительным ростом компьютеризации всех сфер
хозяйственной деятельности человека с целью экономии времени изатрат, а
также необходимостью оперативного получения достоверной информации.
В ходе геоэкологической оценки Волгоградской области мной
были
рассчитаны коэффициенты оценки эколого-хозяйственного баланса территории
для муниципальных районов
Волгоградской области за 2006 и 2010 годы.
Расчеты были проведены на платформеArcGIS 9.3. В качестве базовых слоев в
ГИС были использованы тематическийслой границ административного деления
региона и слои ООПТ, утвержденные на 2010 год.[3] В результате, были
5
получены
фоновыекартограммы,
иллюстрирующие
динамику
значений
рассчитанных коэффициентов (Ка, Ко и Кез).
Рисунок 1. Границы муниципальных районов и ООПТ Волгоградской области (2010).
На
начальном
этапе
исследования
был
рассчитан
коэффициент
абсолютной экологической напряженности(Ка) для муниципальных районов
Волгоградской
области,
на
территории
которых
находятсяООПТ.
По
результатам полученных расчетов были созданы фоновые картограммы,
которые указывают на значительное снижение величины Ка в 2010 году по
сравнению с 2006, что связано с образованием новых ООПТ. [3]
6
Рисунок 2. Коэффициент абсолютной экологической напряженности (К а) Волгоградской
области (2006).
Рисунок 3. Коэффициент абсолютной экологической напряженности (К а) Волгоградской
области на основе данных о новых образованных ООПТ (2010).
Аналогично,
был
просчитанкоэффициентотносительнойэкологическойнапряженности
(Ко).Значение коэффициента Ко равно единице в случае идеального состояния
эколого-хозяйственного баланса территории, достигаемого тогда, когда
площади сильнонарушенных территорий равны площади малонарушенных
территорий земель и естественных ландшафтов. Однако ни в одном
муниципальном районе Волгоградской области рассчитанное значение Ко не
равно единице. Более того, в результате исследования установлено, что в
большей части муниципальных районов к 2010 году значение Ко уменьшилось
в несколько раз, что связано с появлением новых ООПТ. (Рисунок 4)
7
Рисунок 4. Сравнение коэффициентов относительной экологической напряженности
(Ко) за 2006 и 2010 годы и ООПТ, утвержденные на 2010 год.
Анализируя изменения Ко, было выяснено следующее - наибольшие
изменения значений Ко произошли в следующих административных районах:в
Палласовском районе значения коэффициента Ко с 2006 года к 2010
уменьшились в 2,7 раз, в Старополтавскомрайоне - в 2 раза, в Ленинском
районе - в 2,6 раза, в Среднеахтубинском районе - в 2,4 раза, в Светлоярском
районе - в 1,7 раза, в Чернышковском районе - в 2,3 раза, в Кумылженском
районе - в 4,3 раза, в Нехаевском районе - в 2,5 раза, в Михайловском районе в 1,7 раз. Чтобы рассмотреть более подробно ситуацию с изменением значений
Ко, была создана картограмма, иллюстрирующая изменения
коэффициента
относительной экологической напряженности с 2006 к 2010 году, согласно
следующему отношению:
Ко(2006)
Ко(2010)
8
Рисунок 5. Картограмма изменения коэффициента относительной экологической
напряженности (Ко) Волгоградской области с 2006 к 2010 году.
Напротив, на урбанизированных территориях значения коэффициента Ко
превышают единицу,
поскольку постичь идеального состояния ЭХБ
территории практически невозможно. Это связано с тем, что на территории
городов сосредоточена большая часть промышленной и транспортной
инфраструктуры региона, а также жилой застройки и, следовательно, доля
антропогенно трансформированных земель в общей площади земли любого
городского муниципального округа значительно велика. Становится понятной
высокая экологическая значимость рекреационных буферных зон на городских
территориях, выполняющих функцию экологического барьера на пути
негативных антропогенных воздействий.
Коэффициент
области
варьирует
естественной
в
пределах
защищенности
(Кез)для
нормы
0,5)
(Кез>
Волгоградской
лишь
городах
и
административных районах, имеющих очень малую площадь, поэтому значения
Кез здесь выше чем в административных районах.К 2010 году значения К ез
увеличились
новые
в тех районах Волгоградской области, где были образованы
ООПТ,
разнообразия
следствием
внутри
чего
является
увеличение
ландшафтного
административно-территориальной
9
единицы.
Сохраненные природные ландшафты, как экологические буферы, позволяют
увеличить естественную защищенность этих территорий. (Рисунок 6, 7)
Рисунок 6. Коэффициенты естественной защищенности(Кез) Волгоградской области
(2006).
Рисунок 7. Коэффициенты естественной защищенности(Кез) Волгоградской области
(2010).
Научно обоснованные нормы оптимального соотношения естественных
(лесные земли, водно-болотные угодья, естественные кормовые угодья, земли
рекреации и др.) и преобразованных хозяйственной деятельностью человека
ландшафтов
(пахотные земли,
земли застройки, дороги и др.) по Н.Ф.
Реймерсу должны быть следующими-
для степной зоны – 40 %
преобразованных и 60 % естественных экосистем (от общей площади). [4]
Рассматривая,
например,
структуру
10
землепользования
в
Палласовскоммуниципальном районе - самом крупном по площади в
Волгоградской области, на территории которого имеется крупный природный
парк, развито сельское хозяйство, но в тоже время численность населения очень
низкая, приходим к выводу о том, что процент территорий с АН в 1, 2 и 3 балла
значительно далек от необходимых 60 %. (Рисунок 8.)
Структура землепользования Палласовского
административного района (%)
60,00
40,00
20,00
0,00
АН1
АН2
АН3
АН4
АН5
АН6
ООПТ(АН1) Земли лесного и водного фондов, земли запасов(АН2)
Сенокосы, древесно-кустарниковые насаждения (АН3) Земли с/х назначения (АН4)
Земли поселений (АН5) Земли промышленности, транспорта, связи, радиовещания
(АН6)
Рисунок 8. Распределение площади земель Палласовского муниципального района
Волгоградской области по типам пользования (по данным за 2006 г.).
На сегодняшний день структура землепользования Волгоградской
области не соответствует показателям, предложенным Н. Ф. Реймерсом.[4]
Необходимы тщательные исследования пространственных закономерностей
структуры
природопользования
и
возникших
на
его
основе
типов
землепользования и, на мой взглядвнутри территории муниципальных
образований. Это позволит оценить степень антропогенной преобразованности
на территории каждого муниципального образования и облегчит разработку
новой сбалансированной территориальной структуры природопользования для
достижения оптимального регионального эколого-хозяйственного баланса.
Важно также отметить роль ГИС в оценке эколого-хозяйственного
баланса,
как
проанализировать
перспективного
расчѐтные
инструмента,
показатели
и
дающего
выявить
возможность
пространственные
закономерности. ГИС дает возможность проводить запросы по значениям
коэффициентов (Ка, Ко, Кез), визуализировать их для сравнения и анализа
динамики, а также строить тематические картограммы, позволяющие выявить
11
области как с благоприятной, так и с неблагоприятной
структурой
природопользования, нуждающиеся в более углубленном исследовании.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Земельные ресурсы Волгоградской области и их оценка: сборник/ под
ред. А. В. Воробьева. - Волгоград, 2006. - 44 с.
2. Кочуров Б.И. Экодиагностика и сбалансированное развитие: Учебное
пособие. – М.-Смоленск: Маджента, 2003. - 384 с.
3. Постановление Главы Администрации Волгоградской области от 4
июля 2006 г. № 805 "Об утверждении перечней особо охраняемых природных
территорий
Волгоградской
области"
(в
ред.
Постановлений
Главы
Администрации Волгоградской обл. от 25.03.2010 № 381, от 07.04.2010 г. №
489).
4. Розанов Л. И. Д. И. Менделеев о землепользовании и экологогеотехноморфологический статус территорий // Научный диалог. Биология.
Экология. Естествознание. Науки о Земле. - 2012. - Вып. №2. - С. 129-139.
5. Рыкова В.В., Горте Ю.Д. Информационное сопровождение проблемы
«ГИС по экологии и природопользованию». Доклад XIV Российская
конференция с международным участием "Распределенные информационные и
вычислительные ресурсы", 26 ноября - 30 ноября 2012, Новосибирск.
12