Tel. +38

098 955 8916

English version? click here:

 

Нові технології в управлінні водними ресурсами в басейнах річок за допомогою ГІС

 

Міхаель Хоффманн, Сергій Михайленко, Оксана Болькіна

Інститут гідротехніки і меліорації УААН

 

Управління водними ресурсами вимагає підходу, який об'єднує аспекти різних природничих наук, соціально-економічних факторів та залучення зацікавлених сторін. Українах ЕС існує декілька директив, за допомогою яких здійснюється управління водними та земельними ресурсами, таких як: Водна Рамкова Директива (ВРД), Ґрунтова Директива (ГД), Житлова Директива, Повенева Директива (ПД) та ін.

Головна мета ВРД – досягти “задовільного екологічного статусу” (або “задовільного екологічного потенціалу”) водних об’єктів до 2015. Для багатьох водогосподарських організацій це вимагає управління водними ресурсами на рівні басейнів річок (а не за адміністративним принципом) для оптимізації використання земельних і водних ресурсів, що вище сприятиме впровадженню згаданих директив.

Україна прагне співпрацювати з країнами ЄС для запровадження вище згаданих директив. В державах ЄС робота в цьому напрямку та підготовка звітів включають в себе велику кількість картографічних матеріалів, розроблених з використанням геоінформаційних систем (ГІС). Це полегшує роботу та дає змогу візуально оцінити стан проблем використання водних та земельних ресурсів або ж прогнозувати їх появу. Існує чимало новітніх програмних продуктів на базі ГІС та супроводжувальної літератури щодо їх використання.

Робота з ГІС в Україні розпочалася давно, проте ще не набула широкого розповсюдження у вітчизняній галузі управління водними і земельними ресурсами. Це пояснюється високою вартістю ліцензійних програмних продуктів та відсутністю фахівців. Світова практика доводить, що моделі, засновані на базі ГІС, є ефективним інструментом оцінки та прогнозування впливу господарської діяльності людини на кількість та якість води в басейнах річок. Вони дозволяють моделювати можливі зміни структури землекористування, вплив зміни клімату та багатьох інших факторів на водний баланс території, такої як басейн річки, та складати прогноз на декілька років вперед.

Зацікавлені сторони часто запитують, як ГІС-технології можуть допомогти в управлінні і прийнятті рішень. Вони ефективні для вирішення як стратегічних, так і щоденних задач управління водними ресурсами. Наприклад, в роботі басейнових та районних управлінь водного господарства використання ГІС є зручним інструментом для:

·        інвентаризації зрошуваних земель;

·        підготовки документів для отримання дозволу на спеціальне водокористування;

·        передачі у комунальну власність внутрішньогосподарських меліоративних мереж;

·        складання договорів оренди внутрішньогосподарських мереж з комунальною власністю сільських рад (у зв’язку з роздрібненістю господарств);

·        складання планів водокористування (з прив’язкою до схем культур) та ін.

Нижче наведені блоки типових питань, які можна вирішити за допомогою ГІС та моделей, заснованих на них:

І. Гідрофізичні аспекти:

  • Як буде виглядати річкова система за різних погодних і гідрологічних умов?
  • З якої території переважно надходить стік і які чинники впливають на це?
  • Наскільки великий схил території та його довжина?
  • Які ґрунти та типи землекористування поширені в басейнах річок?
  • Який потенціал поверхневого стоку суббасейнів?
  • Де існує ризик виникнення ерозії ґрунтів?

ІІ. Аспекти управління земельними ресурсами:

  • Які суббасейни переважно є джерелом надходження поживних речовин та яка їх потенціальна концентрація?
  • На яких територіях ризик виникнення ерозії може бути зменшений шляхом зміни структури землекористування?
  • Як землекористування впливає на вище згадані гідрофізичні параметри?
  • Як оптимізувати розміщення зрошуваних земель?

ІІІ. Екологічні аспекти:

·         Як зміна клімату (температури, кількості опадів) вплине на структуру землекористування та стан ландшафтів?

·         Як зміна землекористування вплине, наприклад, на розмір буферної зони прибережної смуги річки чи кількість дренажно-скидних вод?

·         Як можна змінити існуючі ландшафти для зростання біологічного різноманіття?

·         Як розташовані центри антропогенного впливу та просторова зміна щільності населення?

·         Як можна врівноважити природне та сільськогосподарське використання земель для сталого функціонування екосистем?

Для відповіді на ці питання та виконання вище згаданих завдань було підібрано нову комбінацію моделей на базі ГІС. Перші результати були представлені адміністрації Кримського Басейнового Управління Водних Ресурсів (КБУВР) в Сімферополі. В подальшому планується представити результати моделювання на пілотних територіях районним управлінням водного господарства АР Крим для залучення їх до практичного використання цих моделей.

Для вирішення окремих задач було використано декілька програмних продуктів ГІС та моделі на базі ГІС (SWAT, ATtILA2004v.1.0, L-THIA NPS GIS). Всі три моделі використовують однакові вхідні параметри, такі як:

1. Картографічні матеріали: цифрові карти топографії, ґрунтів (гідрофізичні показники та механічний склад) та землекористування (населені пункти, сади, ліси, сільськогосподарські культури і т.п.);

2. Метеорологічні дані (кількість опадів, температура повітря, швидкість вітру, відносна вологість, сонячна радіація);

3. Данні щодо кількості та якості води для калібрування моделей тощо.

SWAT – це імітаційна гідрологічна модель (Арнольд та ін., 1998), створена для оцінки впливу господарської діяльності людини на якість та кількість водних ресурсів в басейнах річок. Головними функціональними елементами є гідрологічний модуль, генератор погодних умов, модулі фізико-хімічних параметрів ґрунтів, росту рослин, міграції поживних речовин та пестицидів, а також блок меліоративних заходів.

Програмою досліджень проведена підготовка матеріалів та моделювання для суббасейнів річки Салгір та басейну річки Побєдная (головний дренажний колектор ГК-5) (АР Крим). На даний час імітаційна гідрологічна модель SWAT використовується на трьох пілотних територіях для вирішення задач різного типу, а саме: для планування зрошення на сільськогосподарських територіях в басейні річки Салгір з врахуванням сучасного використання водних та земельних ресурсів різними секторами економіки (нижче Салгірського водосховища), оцінки якості води річки Салгір в залежності від різних умов землекористування (вище Салгірського водосховища), а також оцінки впливу кількості та розміщення зрошуваних площ на кількість дренажних скидів (на прикладі басейну р. Побєдная). За допомогою ГІС та моделей, заснованих на ГІС, планується ставити перед собою та вирішувати нові завдання виходячи з аналізу проблем управління і використання водних та земельних ресурсів.        

В межах науково-технічної програми, від Академії Аграрних Наук України, Інститут гідротехніки і меліорації (ІГіМ УААН) виконує дослідження на тему „Вивчення закономірностей сталого функціонування природно-агромеліоративних систем та розробка теоретичних основ інтегрованого планування водо-землекористування на територіях с.-г. угідь”, веде роботу в європейському проекті «Водні сценарії для Європи та сусідніх країн (SCENES)» та Українсько-Бельгійському проекті «Управління зрошенням для ефективного сільського господарства та сталого функціонування екосистем в Україні за допомогою геоінформаційних технологій (UKRIM)». В процесі виконання вище згаданих проектів авторами цієї статті проведений збір необхідної інформації для моделювання та апробація моделі з метою вирішення проблем якості питної води в Сімферопольському водосховищі. В наслідок евтрофікації вода в нижньому водному шарі водосховища погіршувалась на протязі минулих років. Моделі використовувались для того, щоб визначити з якого суббасейну прибувають поживні речовини (азот і фосфор) та яким чином вони досягають водосховища (поверхневий стік або ґрунтова вода). Після проведення моделювання були зроблені карти, які показують суббасейни з найнижчим та найвищим рівнем виносу поживних речовин та твердих часток ґрунту за межі суббасейнів.

Збір та обробка інформації для моделювання проходила у співпраці з водогосподарськими організаціями АР Крим, такими як: КБУВР, Салгірське і Красногвардійське міжрайонні управління водного господарства (СМУВГ і КМУВГ) та Джанкойське управління водного господарства (ДУВГ).

Представлений комплекс моделей дає можливість вирішувати багато завдань та ставити різноманітні задачі стосовно управління та використання водних і земельних ресурсів (прогнози паводків, ризик виникнення ерозії та ін).

 

English version? click here:

 


river basins       tap water    artesian wells    village wells    methods    about ILES   

 
author, copyright and contact MH.
last update Jan. 2011
hint: Reproduction of all or part of the publication is encouraged with acknowledgement of the source. No juridical responsibility is given for correctness and use of information of this Website