Глава 3. Компьютерная модель оценки экологической стабильности овражно-балочной системы

3.1. Критерии оценки стабильности овражно-балочной системы

Экологическим критерием оценки стабильности и способности овражно-балочной системы сохранять свои основные свойства, такие как целостность, функционирование и динамику, при внешних воздействиях является коэффициент экологической стабильности. Такой подход уже используется в агроэкологии [4] и рекомендуется для использования в оценке эффективности мелиорации природных ландшафтов академиком РАСХН И.П. Айдаровым [6].

Коэффициент экологической стабильности учитывает структуру биотических и абиотических элементов горных и предгорных ландшафтов, их экологическую значимость и определяется как

, (3.1)

где – площадь биотических и абиотических элементов, входящих в состав горных и предгорных ландшафтов, в % от общей площади системы; – относительная экологическая значимость отдельных компонентов; – коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа ( – стабильный; – нестабильный, например рельеф песков, склонов, оползней); – площадь рассматриваемого горного и предгорного ландшафта, .

При определении относительной экологической значимости биотических элементов за единицу принимают почвы степных дубрав, являющиеся более мощным биохимическим барьером. Значения для биотических элементов по [4] приведены в таблице 3.1.

Из приведенных в таблице данных видно, что пашня имеет самый низкий коэффициент экологической значимости . Это объясняется тем, что они менее устойчивы эрозионным процессам.

Коэффициент геолого-морфологической стабильности учитывает геологические и морфологические особенности различных элементов горных и предгорных ландшафтов. Эта величина меняется от элементов горных и предгорных ландшафтов со стабильными геолого-морфологическими особенностями до величины .

Оценку экологической стабильности необходимо осуществлять с самого низкого уровня природно-техногенного комплекса до самого высокого, которым является горный и предгорный ландшафт. Оценка экологической стабильности [4] проводится в соответствии со шкалой, приведенной в таблице 3.1.

Таблица 3.1. − Коэффициент относительной экологической значимости

Биотический элемент	Относительная экологическая значимость,
Степные дубравы	1,0
Смешанные леса	0,63
Хвойные леса	0,38
Сады, лесные культуры, лесные полосы	0,43
Огороды	0,50
Луга	0,62
Пастбища	0,68
Водоемы и водотоки	0,79
Виноградники	0,29
пашни	0,14

Таблица 3.2. − Коэффициент относительной экологической значимости для разных природных зон (данные В.А. Ковды, М.И. Будыка)

Биотические элементы ландшафта	Природно-климатическая зона
	Северная тайга	Юж-ная тайга	Лесостепная	Степная	Сухостепь	Полупустынная
Леса	0,48	0,80	0,84	1,0	-	-
Луга	0,40	0,60	0,80	0,95	0,70	0,20
Сенокосы	0,38	0,58	0,78	0,93	0,66	0,18
Пастбища	0,39	0,59	0,79	0,94	0,67	0,19
Пашня	0,08	0,11	0,13	0,15	0,11	0,06

Таблица 3.3.− Коэффициент геолого-морфологической стабильности

Элементы горных и предгорных ландшафтов	Коэффициент геолого-морфологической стабильности,
Равнинные устойчивые природные ландшафты	1,0
Агроландшафты	0,9
Водоемы и водотоки	0,8
Горные склоны,овраги, оползни	0,7

Таблица 3.4. − Оценка экологической стабильности

	Характеристика ландшафта
≤ 0,33	нестабильный
0,34…0,50	малостабильный
0,50…0,66	среднестабильный
Более 0,66	стабильный

Низкая экологическая стабильность всей измененной геосистемы возможна из-за нарушения природного равновесия, какого-либо одного элемента подсистемы в верхнем звене, а это может вызвать цепную реакцию и стать причиной стихийного бедствия в нижних звеньях горных и предгорных ландшафтов. Так, например, непродуманная вырубка леса на водосборе в Украине изменила инфильтрационные свойства почвы, усилив сток, что стало причиной наводнения в 2008 году.

Поэтому низкая экологическая стабильность является поводом для активного вмешательства человека с целью предотвращения возможных техногенных аварий и стихийных бедствий.

3.2. ГИС-технологии при оценке экологической стабильности овражно-балочной системы КБР.

Исследования на базе ГИС-технологий предполагали проведение следующих этапов: обоснование экологических ограничений на показатели антропогенной деятельности для выбранного объекта; выбор траектории развития агроландшафта; формирование различных сценариев развития исследуемого объекта; выполнение расчетов по оценке экологической стабильности элементов ландшафтов и всего рассматриваемого ландшафта; выбор наиболее приемлемого сценария по результатам проведения экологической оценки.

Объектом наших исследований были определены овражно-балочной системы Терского района. Был осуществлен комплексный анализ исследуемого объекта с помощью специальных карт: географической, ландшафтной, зональной, почвенной и карты растительности.

С их помощью были определены характеристики исследуемых элементов овражно-балочной системы, также на их основе была сформирована информационная база.

Элементы овражно-балочной системы были получены наложением сетки 3030 на исследуемый ландшафт, в нашем случае, в качестве базовых были определены ландшафтная и почвенная карты.

Рис 3.1 Ландшафтная карта

Рис 3.2 Почвенная карта

Каждый тип ландшафта отмечен определенным цветом на карте. По ландшафтной карте определяем биотические элементы, входящие в состав каждой ячейки сетки.

Рис 3.3 Биотические элементы ландшафта

Если в ячейках несколько биотических элементов, то определяется среднее арифметическое коэффициентов, которые находятся в ячейке. Полученные значения пополняют построенную информационную базу, каждая ячейка которой содержит следующие сведения: коэффициент экологической значимости, коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа, площади биотических и абиотических элементов, входящих в состав ландшафта и КЭС данного участка. Затем рассчитывается КЭС для всего региона в целом.