Виды негативных явлений на мелиоративных объектах и причины их появления

№	Мелиоративно-геогра-фическая провинция	Виды негативных явлений (отказов)	Доля ошибок, допущенных на разных стадиях инженерно-геогра-фического преобразования ПТК (%)				Общее состояние объекта (по продуктивности угодий, в % от проектной)*
			Изыскание	Проектирование	Строительство	Эксплуатация
1	Центрально-Белорусская провинция	1. Минерализация органического вещества 2. Образование микроформ рельефа 3. Вторичное заболачивание 4. Усложнение структуры почвенного покрова	40 10 20 20	30 10 10 20	10 60 60 20	20 20 10 40	Удовлетворительное (96 %)
2	Полесская провинция	1. Минерализация органического вещества 2. Усиление дефляционных процессов 3. Вторичное заболачивание 4. Усложнение структуры почвенного покрова	30 40 30 40	20 10 30 10	20 10 10 20	30 40 30 30	Неудовлетворительное (74 %)
3	Поозёрская провинция	1. Развитие водной эрозии на склонах 2. Ухудшение водно-физических свойств почв 3. Образование микроформ рельефа 4. Усложнение структуры почвенного покрова	40 10 - 10	40 20 - 10	10 20 40 40	10 50 60 40	Хорошее (101 %)

* Для оценки состояния объекта принята градация: хорошее – 100 %; удовлетворительное – 75–99 %; неудовлетворительное – 50–74 %; плохое – менее 50 %.

мизации и охраны природы. Здесь важно соблюдение таких принципов, как комплексность и непрерывность, согласно которым проектируемый мелиоративный объект рассматривается как территориально целостное образование, со своими функциями, а природно-экологическая составляющая должна учитываться во всей цепи «планирование – изыскания – проектирование – строительство – эксплуатация мелиоративных объектов – мониторинг». При этом мелиорация рассматривается как важнейшая составная часть рационального природопользования.

Объём необходимой природно-экологической информации и характер природоохранных мероприятий на всех стадиях проектирования мелиоративных систем в настоящее время регламентируется специальными документами, разработанными ещё Минводхозом СССР, что придаёт обоснованию и оценке этих мероприятий ведомственный характер.

При строительстве гидромелиоративных систем зону их влияния целесообразно устанавливать по уровенному режиму грунтовых вод, который является интегральным фактором, определяющим состояние всей геотехнической системы. Соответственно и природоох- ранные мероприятия предусматриваются не только на мелиорируемой территории, а и во всей зоне влияния. При необходимости сократить зону влияния гидромелиоративных систем уменьшают глубину залегания грунтовых вод посредством изменения параметров осушительной сети. Если путём изменения конструкций и параметров мелиоративной сети не могут быть достигнуты необходимые результаты, разрабатываются дополнительные природоохранные мероприятия.

Все работы по изысканию, обоснованию и проектированию природоохранительных мероприятий входят в общий объём предпроектных изыскательских и проектных работ. Для того чтобы получаемая при этом информация отвечала предъявляемым требованиям, она должна включать следующие вопросы:

1. Структурная и функциональная характеристика природных комплексов и объектов мелиораций и прилегающих территорий.

2. Состояние водного баланса объекта мелиорации и смежных территорий, а также качественная характеристика грунтовых вод и вод водоёмов и водотоков с учётом возможности их загрязнения после мелиорации территории.

3. Характеристика состояния почв с учётом всех изменений, которые произойдут после мелиорации, включая почвообразовательные и почворазрушительные процессы, а также с учётом применения минеральных удобрений и ядохимикатов на создаваемых сельскохозяйственных угодьях.

4. Характеристика растительности с точки зрения наличия редких охраняемых в регионе лекарственных и других ценных растений, потребности в их охране и предлагаемый вид охранения.

5. Видовой и количественный состав водной, наземной и другой фауны, обитающей в пределах мелиоративного объекта и на прилегающей территории с учётом размножения, путей миграции и т. д.

6. Оценка эстетической привлекательности естественных ландшафтов и возможности использования территории в рекреационных целях.

Природоохранная направленность при изыскании реализуется посредством учёта и нанесения на карты всех охраняемых ландшафтов и отдельных ценных объектов природы, а также выделения ареалов реликтовых и других, отнесённых к разряду охраняемых видов растений и животных, предотвращения изменения водного режима охраняемых болот и др. К разряду охраняемых относятся леса и лесные посадки, в том числе парковые; отдельные, преимущественно верховые болота, имеющие водоохранное, научное или рекреационное значение; водотоки и водоёмы с прибрежными водоохранными полосами; родники и отдельные зоны выклинивания подземных вод; памятники природы, истории и культуры. Последние согласно требованиям к мелиоративным проектам не только должны охраняться, но и предусматриваются меры по улучшению их гармоничного сочетания с окружающей средой, подчёркнутости их эстетических свойств. Природоохранное значение имеют также мероприятия по облагораживанию территории: ликвидация растительных завалов, уборка и складирование валунов, разравнивание и облесение грунтоотвалов, санитарная прочистка лесных массивов, лесопосадка вдоль гидротехнических сооружений и др.

Наряду с непосредственной охраной природных объектов большое природоохранное значение имеют мероприятия по предотвращению негативных последствий мелиораций. Эти мероприятия касаются в первую очередь снижения отрицательных влияний на воды, почвы, растительность и животный мир, т. е. компонентов природы, являющихся непосредственным предметом мелиоративного воздействия.

Однако следует учитывать, что каждый ПТК, являясь частью более крупного природного комплекса, имеет определённые функции в сохранении его целостности. Поэтому оценка изменений компонентов должна быть комплексной как с точки зрения их формирования и функционирования, так и с позиций использования и трансформации. Например, охрана растительности и животного мира проводится путем проведения общеландшафтных природоохранных мероприятий. Однако есть и специальные мероприятия, касающиеся только данного компонента ландшафта. Такими являются сохранение участков леса на выходах минеральных почв в пределах осушаемого торфяного массива, а также оптимизация лесистости. Последнее в соответствии с научными рекомендациями заключается в том, что для бассейнов рек с лесистостью ниже 20 % трансформация болотных лесов в другие угодья запрещается, разрешено только увеличение лесистости; для бассейнов с лесистостью 20–40 % допускается трансформация болотных низкопродуктивных лесов в сельскохозяйственные угодья, а малопригодных сельскохозяйственных земель – под леса; для бассейнов с лесистостью более 40 % допускаются мероприятия по снижению лесистости.

Мероприятия по охране животного мира, включаемые в проекты мелиораций, направлены прежде всего на предотвращение сокращения или ликвидации кормовой базы для животных, ухудшения условий их нагула и воспроизводства, гнездования птиц, нарушения путей миграции, ухудшения условий для нереста рыб и др. Они разрабатываются для каждого вида животных и для конкретной территории.

Геоэкологическое обоснование природопреобразовательных, в том числе и мелиоративных проектов должно опираться на научно обоснованные нормы воздействия на геосистемы. Как чрезмерные, так и недостаточные воздействия не приводят к желательным результатам. Поэтому геоэкологическое нормирование антропогенных воздействий на геосистемы является важной инженерно-географической задачей. В Киевском университете разработана математическая система имитации влияния антропогенных и естественных факторов на режим речного бассейна (М. Д. Гродзинский, П. Г. Шищенко, 1993). Принципы ее построения могут быть использованы и в мелиоративно-географической практике Беларуси. Нормирование воздействий заключается в определении таких множеств значений их параметров (интенсивности, интеграла от интенсивности по времени, пространству, частоты, продолжительности воздействия и др.), при которых геосистема не выходит из заданной области состояний. Определение параметров воздействия, когда геосистема достигает области оптимальных состояний, является задачей оптимизации. Обработка почв вызывает эрозионную цепь изменений. Индикатором изменений принят смыв почвы, а основными определяющими его факторами – размер пахотного участка, структура севооборота и направление пахоты.

При ландшафтно-экологическом обосновании норм поливов исходят из того, что количество воды, подаваемое на поле за один полив, влияет прежде всего на образование поверхностного стока. Поэтому норма полива должна быть такой, чтобы смыв почвы не превышал предельно допустимой величины Q _ПР.ДОП., рассчитанной по формуле. Эту норму можно определить по уравнению, составленному М. Д. Гриневицким и П. Г. Шищенко (1993).

10³·Q_{ПР. ДОП.} /х ∙a ∙b ∙N=0,0354N/m + 1484,7і– 25,77,

которое приводится к уравнению второй степени

0,00354/m ∙N² + (1484,7і – 25,77)N– 10³Q∙m/x∙a∙b= 0,

где N – поливная норма, мм;х– содержание гумуса;m– число поливов за год;a – коэффициент агротехники и севооборота (а= 0,5 для пропашных,а= 0,003 для многолетних трав и озимых;а= 1,4 для пара);b– параметр предшествующего агротехнического фона (b = 1,0 для пара и пропашных,b = 0,9 для зерновых,b = 0,8 для многолетних трав);i – уклон поля в долях единицы.

Проблема оптимального сочетания природных и хозяйственных угодий включает три важные задачи: определение оптимального соотношения угодий; установление минимально необходимой площади природной растительности; планирование оптимальной территориальной структуры природных угодий.

Определение необходимого соотношения площадей природных и хозяйственных угодий. Поскольку основное негативное следствие сведения лесов и распашки целинной степи – интенсификация эрозионных процессов, необходимую лесистость территории можно рассчитать, исходя из корреляционной связи лесистость – коэффициент стока. Расчеты показали, что для степных условий требуется лесистость – 10, а в лесостепи – 20 %. В. В. Докучаев и П. А. Тутковский считали необходимой лесистость степи 10–20, А. И. Воейков – не менее 10 %. Нормативы оптимальной лесистости можно определить также по максимальной величине прироста подземного стока в составе водного баланса. Для зоны смешанных лесов оптимальная лесистость составляет 23–40 %, лесостепи – 17–23, степи 15–17 %.

Минимальный размер участка с природной растительностью можно определить с биоэкологической, физико-географической и агроэкологической позиций. С биоэкологических позиций минимальная площадь участка природной растительности должна быть такой, чтобы эффективное самовоспроизводство популяций растений и животных обеспечивалось с заданной вероятностью (Р = 0,95). Этот размер зависит от состава природных биоценозов. Так, самовоспроизводство сосны возможно при ее численности в пределах участка не менее 20 экз. Для широколиственных пород эти величины намного больше.

С физико-географической точки зрения минимальный размер участка с природной растительностью (прежде всего лесной) должен быть таким, при котором он ощутимо влияет на мезоклимат региона. Для различных природных зон размер лесных массивов, при котором отмечается их влияние на увеличение атмосферных осадков, колеблется от нескольких до десятков квадратных километров.

С агроэкологической точки зрения природный биоценоз в структуре агроландшафта должен оказывать оптимизирующее влияние на посев за счет обитающих в нем птиц, млекопитающих, рептилий, насекомых. При этом допускается некоторая деградация биогеоценозов, которая может лимитироваться искусственным путем.

Обоснование оптимальной территориальной структуры природных биоценозов состоит в том, что в агроландшафте путем определенного размещения участков с природной растительностью можно добиться их большой устойчивости и эффективности действия на прилегающие агроценозы, несмотря на небольшие размеры каждого из них. Участки с природной растительностью называют биоцентрами. Миграция животных осуществляется по экологическим коридорам– полосам с природной растительностью, соединяющимися между собой. Такими экокоридорами являются лесополосы, залуженные склоны и долины рек, балок и т. п.

В оптимально организованном агроландшафте природные биогеоценозы связаны в единую сеть. Оптимальность этой сети оценивается показателями, предложенными М. В. Гродзинским и П. Г. Шищенко:

α– индекс = (К – Б + 1)/(2Б – 5);β– индекс = К/Б;

γ– индекс = К/З (Б – 2),

где Б – число биоценозов, К – число экокоридоров ландшафта.

Достаточно эффективной можно считать сеть, имеющую следующие значения индексов связности: α >0,6 (оптимальное значение 1,0);β>0,5 (оптимум при 1,0);γ>2,0 (оптимум приγ= 3,0).

Все природоохранные мероприятия, включённые в проекты, требуют не только природно-экологического, но и хозяйственно-экономического обоснования, так как реализация проектов мелиоративных систем с природоохранными мероприятиями ведёт к дополнительным капитальным вложениям, эффективность которых определяется множеством факторов. В общем виде расчёт эффективности капитальных вложений в создание мелиоративной системы с природоохранными мероприятиями может быть следующим (И. В. Минаев, 1986):

_{_} (Ц+Ц)-(С+С) – У_К

Е_{К= ——————————————} ,

К_Ц+ К_СХ+К_ОС+К_П+К_ПС

где Е_к – коэффициент общей эффективности капитальных вложений в создание мелиоративной системы с природоохранными мероприятиями; Ц – стоимость дополнительной сельскохозяйственной продукции, получаемой с мелиорируемой площади системы; Ц – возможные ежегодные поступления (стоимость) за счёт использования иных природных ресурсов (кроме стоимости сельскохозяйственной продукции) или платных услуг за использование природоохранных комплексов; С– дополнительные ежегодные затраты, связанные с получением дополнительной продукции сельского хозяйства с мелиорируемой площади системы; Σ∆ С – дополнительные ежегодные затраты, связанные с эксплуатацией и обеспечением функционирования или сохранности природоохранных сооружений и комплексов; К_Ц – капитальные вложения в создание мелиоративной системы; К_СХ – капитальные вложения в сельскохозяйственное производство, связанное с получением дополнительной продукции сельского хозяйства; К_ОС – стоимость приобретения дополнительных оборотных средств в сельском хозяйстве в связи с увеличением урожайности культур на мелиорированных землях; К_П – капитальные вложения на сооружения и мероприятия по использованию иных природных ресурсов; К_ПС – стоимость приобретения дополнительных оборотных средств в связи с получением продукции от использования иных природных ресурсов; Σ У_К – ущербы от недоиспользования или ликвидации ранее использовавшихся природных ресурсов.

Чем больше Е_К, тем более экономически выгодно применение варианта формирования мелиоративной системы с природоохранными мероприятиями. При этом важным показателем является дополнительный дифференцированный доход, который рассчитывается по формуле:

Д_К= (Ц₁+Ц₂) (С₁+ С₂+ С₃+Е_НК_М +Е_НК_П)- ΣУ_Ч,

где Д_К– дифференциальный чистый доход, характеризующий качественную сторону используемых ресурсов; Ц₁– стоимость дополнительной продукции с мелиорируемой площади системы; Ц₂– стоимость продукции от использования иных природных ресурсов (или от услуг) после строительства мелиоративной системы; С₁– дополнительные текущие затраты, связанные с получением дополнительной продукции сельского хозяйства; С₂– дополнительные текущие затраты, связанные с получением продукции от использования иных природных ресурсов; С₃– суммарные эксплуатационные затраты по мелиоративной системе с природоохранными мероприятиями; Е_Н– нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; К_М– капитальные вложения в строительство мелиоративной системы сельскохозяйственного назначения; К_П– капитальные вложения в строительство сооружений и проведение мероприятий для получения продукции (плат) от использования иных природных ресурсов; Σ У_К– ущербы от недоиспользования или ликвидации использованных природных ресурсов; ущербы здесь вычисляются как недополучение существовавшего чистого дохода от использования иных природных ресурсов.

Несмотря на имеющиеся глубокие научные разработки проблем охраны природы в связи с мелиорацией, в настоящее время накопился ряд фактов отрицательных последствий мелиораций особенно водных. Основная причина – недоучёт природных особенностей мелиорируемых территорий, медленная экологизация мелиоративных наук, узковедомственный подход в обосновании мелиораций. Положительные же примеры показывают, что мелиорация может стать новой ступенью в управлении средой человеком, служить интересам всего общества, но для этого требуется её дальнейшее совершенствование и развитие.