Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

СТЕПЕНЬ АНТРОПОГЕННОЙ ИЗМЕНЕННОСТИ ТИПОВ МЕСТНОСТЕЙ ЭЛЬГИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ

Пинигин Д.Д. 1 Ноговицын Д.Д. 1 Николаева Н.А. 1 Шеина З.М. 1 Сергеева Л.П. 1
1 ФГБУН ФИЦ «ЯНЦ СО РАН» Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН
Для прогнозирования геоэкологических изменений природной среды на территории одной из крупнейших ресурсных баз Республики Саха (Якутия) – Эльгинском месторождении каменных углей, необходимы исследования мониторинга изменения ландшафтов. В связи с труднодоступностью и удаленностью месторождения одним из ценных инструментов экологического мониторинга является метод анализа космических снимков. Этот метод в совокупности с методами ландшафтного анализа дает возможность зонирования территорий ландшафтов на уровне типов местностей по степени их антропогенной измененности. Был проведен анализ цветных космических снимков. Разработана карта зонирования ландшафтов территории разработки Эльгинского месторождения масштаба 1:100 000, измененных антропогенной деятельностью, по четырем степеням их нарушенности. Путем совмещения в GIS-программе карт типов местностей и степеней нарушенности проведена оценка антропогенной измененности типов местностей. В результате зонирования нарушенных земель лицензионного участка Эльгинского месторождения выявлено три источника техногенного воздействия, соответствующих различным факторам воздействия на природные ландшафты: 1) Эльгинский разрез; 2) породный отвал обогатительной фабрики и примыкающий к нему пруд-отстойник; 3) район бывшего поселка геологической партии. При этом динамично развивающимися являются первые два очага антропогенного воздействия. Выявлено, что наибольшая доля преобразованных ландшафтов (7,5 %) приходится на горно-склоновый тип местности, сильно измененных ландшафтов (16,9 %) – на плоскогорно-привершинный тип местности. Ледниково-долинный тип местности вследствие удаленности от основных очагов антропогенного воздействия определен как измененный в средней степени. Предгорно-моренный и горно-долинный типы местности отнесены к малоизмененным типам местности.
Эльгинское месторождение
космоснимки
ландшафты
типы местности
зонирование
антропогенная измененность
1. Павлов Н.В., Пинигин Д.Д. Особенности освоения и техногенное воздействие Эльгинского угольного комплекса на природную среду // Энергетика России в XXI веке. Инновационное развитие и управление: Сборник трудов Всероссийской конференции (Иркутск, 1–3 сентября 2015 г.). Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2015. С. 511–515.
2. Варламов С.П., Макаров В.С. Васильев И.С., Торговкин Я.И. Особенности ландшафтной структуры района строительства Эльгинского угольного комплекса и прилегающей территории // Наука и образование. 2011. № 4 (64). С. 21–24.
3. Биоразнообразие ландшафтов Токинской котловины и хребта Токинский Становик / отв. ред. Б.И. Иванов. Новосибирск: Изд. СО РАН, 2010. 284 с.
4. Антипова А.В. Россия. Эколого-географический анализ территории. Москва – Смоленск: Маджента, 2011. 384 с.
5. Пучкин А.В. Картографирование антропогенной измененности ландшафтов // География и природные ресурсы. 2007. № 4. С. 130–134.

Запасы угля на Северо-Западном участке Эльгинского угольного месторождении, разрабатываемом с 2011 г., составляют 2 млрд т коксующегося и энергетического угля [1], что означает долгосрочное и значительное по масштабам воздействие на природную среду юго-восточной оконечности Республики Саха (Якутия). В связи с этим оценка современного изменения естественных ландшафтов на территории месторождения представляет определенный научный интерес. Из-за удаленности месторождения одним из ценных инструментов такой оценки является метод анализа космических снимков. Имеющиеся космоснимки высокого разрешения, а также ландшафтные карты среднего масштаба [2] предоставляют возможность районирования оценки измененности различных ландшафтов на уровне типов местностей.

Объект исследования: территория лицензионного участка ЯКУ № 14425 ТЭ в пределах Северо-Западного участка Эльгинского месторождения. Согласно материалам ОАО ХК «Якутуголь» площадь ее составляет 108,96 км2, в границах контура территория имеет статус горного отвода.

Предмет исследования: антропогенное изменение ландшафтов на территории лицензионного участка недропользования Эльгинского месторождения углей.

Цель исследования: анализ измененности типов местностей территории лицензионного участка недропользования Эльгинского месторождения углей.

В настоящее время участок недропользования практически целиком представлен измененными ландшафтами за счет строительства и эксплуатации Эльгинского угольного комплекса, сети разведочных скважин, а также вездеходных дорог на плоскогорьях и склонах различной экспозиции. Антропогенные изменения данных ландшафтов, большая часть из которых относится к горно-склоновому типу местности, фиксируются на космических снимках (Сервис Bing Maps, Google Earth, Yandex).

В физико-географическом отношении территория относится к окраинной части Токинской впадины и северным отрогам хребта Токинский Становик, к водосборным бассейнам рек Ундыткан, Укикит, Эльга, Укикиткан. К юго-востоку от участка расположено озеро Большое Токо (S = 85 км2) [3].

Район исследования характеризуется сложным строением с среднегорным расчлененным рельефом с высотами 900–1400 м н.у.м. и более (рис. 1).

В Токинской котловине наибольшее распространение имеют осадочные породы юрского возраста, а также встречаются четвертичные образования, представленные ледниковыми, водно-ледниковыми, аллювиальными и элювиально-делювиальными рыхлыми породами.

Климат района суровый, резко континентальный, отличающийся холодной долгой зимой, коротким и теплым летом и кратковременностью переходных периодов. Среднегодовая температура –11,4 °С, среднее годовое количество осадков – 486 мм. На территории преобладают штили 60 %.

pinig1.tif

Рис. 1. Лицензионный участок недропользования на топографической карте. Масштаб 1:200 000

pinig2.tif

Рис. 2. Типы местности лицензионного участка недропользования Эльгинского угольного месторождения

Территория месторождения относится к зоне сплошного распространения многолетнемерзлых пород (>95 % мерзлых пород) с мощностью 50–200 м с объемной льдистостью порядка 25–45 %.

Согласно геоботаническому районированию участка основное распространение здесь получили лиственничники. На вершинах плоскогорий нередки кедровостланики голубично-лишайниковые, на склонах – ельники аянские. В днищах долин рек Укикит, Эльга, Изгиб, Урэды и их притоков встречаются осоково-вейниковые закочкаренные сообщества.

Ландшафтная структура изучаемой территории, расположенной в Тимптоно-Учурской среднегорной провинции, состоит из четырех типов местности: плоскогорно-привершинного, горно-привершинного, горно-склонового и горно-долинного – и представлена сочетанием высотно-поясных и интразональных природно-территориальных комплексов – горно-редколесных, горно-тундровых, подгольцовых и горно-долинных [2]. Площади типов местности данного участка рассчитаны и распределены следующим образом, %: плоскогорно-привершинный (9,7), горно-склоновый (68,7), предгорно-моренный (18,4), ледниково-долинный (0,58) и горно-долинный (2,6) (рис. 2).

Материалы и методы исследования

Основой оценки нарушенности ландшафтов являются аэрокосмические методы исследования – анализ цветных космических снимков сервиса Bing Maps 2010 г., а также цветных снимков «True Colour Image» (TCI) с космических аппаратов Sentinel-2 от 6 мая 2018 и 8 июня 2019 г. Космоснимки Bing получены через модуль OpenLayers Plugin в ПО QGIS 2.18. Космоснимки Sentinel-2 в формате JPEG2000. Индикация нарушений ландшафтов в зоне Эльгинского ГОКа, носящих наиболее интенсивный характер, произведена по цветному снимку КА Sentinel-2A 8 июня 2019 г. К данным ландшафтам относится главным образом северная часть лицензионного участка. Оценка для остальной части территории произведена по космоснимкам сервиса Bing Maps. Площади очерченных ландшафтов выведены в GIS-программе путем проекции на эллипсоид WGS84.

Также использовалась методика ландшафного анализа, включающая различные методики по оценке антропогенной измененности природной среды [4, 5].

Так, для группировки земель по степеням нарушенности использована градация для горных областей, состоящая из дифференциации антропогенных ландшафтов по пяти степеням нарушенности [5]. Зависимость различных степеней нарушенности природной среды, фиксируемых на космоснимках, от техногенного воздействия показана в табл. 1.

При оценке нарушенности ландшафтов, в числе техногенных факторов воздействия на окружающую среду, учтена площадь образования пылевого пятна на снежном покрове исследуемого участка. Выявлена зона преимущественного механического загрязнения газопылевыми выбросами – склоны долины р. Укикит и ее притоков. В связи с этим данная территория отнесена к существенно измененным ландшафтам.

Результаты исследования и их обсуждение

Проведено зонирование измененных антропогенной деятельностью природных ландшафтов по степеням их нарушенности [5], в результате которого разработана карта масштаба 1:100 000, представляющая цифровую модель исследуемой территории с выделенными ареалами четырех степеней нарушения ландшафтов.

Выявлено, что преобладающая часть земель с наивысшей степенью измененности (преобразованные ландшафты) приурочена к карьерно-отвальному комплексу с подъездными автодорогами, занимающая 86,7 % площади; при этом от площади земель с сильно измененными ландшафтами к полю разреза относится 51,7 %; к зонам с развитием дорожной сети – 43,5 %; к прочим инфраструктурным объектам – 2,4 %, и 1,9 % относится к селитебным зонам. Существенно измененными являются обширные площади склонов долин рек Ундыткан и Укикит и их притоков, пораженные пылевыми выбросами в результате эксплуатации разреза, а также территории с развитием транспортной сети. К последним относится верховье р. Изгиб, примыкающее к селитебной зоне и др. Вся остальная часть исследуемой территории представлена слабо измененными ландшафтами (рис. 3).

Для оценки антропогенной измененности типов местностей карты типов местностей и степеней нарушенности масштаба 1:100 000 были наложены друг на друга в программе QGIS 2.18 с получением 228 контуров с выведением площади. В табл. 2 представлены суммы площадей типов местности, распределенных по степеням нарушенности.

Выявлено, что наибольшая доля преобразованных ландшафтов (7,5 %) приходится на горно-склоновый тип местности, сильно измененных ландшафтов (16,9 %) – на плоскогорно-привершинный тип местности. Ледниково-долинный тип местности вследствие удаленности от основных очагов антропогенного воздействия определен как измененный в средней степени. Предгорно-моренный и горно-долинный типы местности отнесены к малоизмененным типам местности.

Таблица 1

Объекты техногенного воздействия по степеням нарушенности природной среды при освоении Эльгинского месторождения по [5]

п/п

Степень нарушенности

Объекты воздействия в пределах лицензионного участка

Описание космоснимка

1

Неизмененные ландшафты

 

2

Слабо измененные ландшафты

Территории горной разведки, заросшие вездеходные тропы

Долина левого притока р. Эльга

3

Существенно измененные ландшафты

Автомобильные дороги на вершинах плоскогорий, вездеходные тропы

Склоны долины правого притока р. Укикит

4

Сильно измененные ландшафты

Угольный разрез на стадии подготовки к вскрышным работам, лесосеки, полигоны разведочных работ, гидротехнические сооружения, технологические автодороги на склонах, селитебная зона

Поле разреза первоочередной отработки месторождения на стадии вскрышных работ

5

Преобразованные ландшафты

Карьерно-отвальный ландшафт; автомобильные дороги на насыпях

Действующий разрез и отвалы вскрышных работ

pinig3.tif

Рис. 3. Карта распределения земель по степеням нарушенности

Таблица 2

Площади нарушенности типов местности, распределенных по степеням, км2

п/п

Типы местности

Степени нарушенности ландшафтов

Всего

5

4

3

2

1

Плоскогорно-привершинный

0,382

2,121

3,189

6,843

12,534

2

Горно-склоновый

4,967

4,267

18,759

38,211

66,206

3

Предгорно-моренный

0,000

0,283

2,918

15,309

18,510

4

Ледниково-долинный

0,000

0,016

0,018

0,549

0,583

5

Горно-долинный

0,000

0,000

0,342

2,249

2,590

 

Всего

5,349

6,687

25,226

63,160

100,422

Заключение

В результате зонирования нарушенных земель лицензионного участка недропользования Эльгинского месторождения выявлены три очага антропогенного воздействия, соответствующих отдельным факторам техногенного воздействия: 1) Эльгинский разрез; 2) породный отвал обогатительной фабрики и примыкающий к нему пруд-отстойник; 3) район бывшего поселка геологической партии. При этом динамично развивающимися являются первые два очага.

Прямое воздействие, включающее изъятие вмещающих пород, нарушение режима поверхностных и подземных вод, уничтожение почвенно-растительного покрова и т.д., обусловило преобладание доли добычных работ в нарушении как преобразованных (86,7 %), так и сильно измененных ландшафтов (51,7 %). Среди существенно нарушенных земель выявлены площади земель, на которые оказано опосредованное воздействие разреза (пылевое пятно от техногенных выбросов пыли, сажи и т.д.).

При анализе изменения ландшафтов исследуемой территории наибольшему преобразованию подверглись горно-склоновый и плоскогорно-привершинный типы местности. При этом на менее устойчивом горно-склоновом типе местности выявлены большие площади сильно нарушенных земель с зафиксированными площадями активизации экзогенных процессов и предположительно медленным зарастанием растительностью.


Библиографическая ссылка

Пинигин Д.Д., Ноговицын Д.Д., Николаева Н.А., Шеина З.М., Сергеева Л.П. СТЕПЕНЬ АНТРОПОГЕННОЙ ИЗМЕНЕННОСТИ ТИПОВ МЕСТНОСТЕЙ ЭЛЬГИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ // Успехи современного естествознания. – 2019. – № 10. – С. 101-106;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37221 (дата обращения: 24.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074