CC BY
172
ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ НОВОСИБИРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Алексей Викторович Дубровский
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, заведующий лабораторией «Дигитайзер», тел. 8(383) 3610109, e-mail: [email protected]
Наталья Валерьевна Фадеенко
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, ст. преподаватель каф. Экономики, землеустройства и недвижимости, тел. 8(383) 3433937, e-mail: [email protected]
В работе выполнен анализ экологических проблем Новосибирского водохранилища. Предлагается современная технология оптимизации управления сложным гидротехническим сооружением с использованием аналитической системы поддержки принятия решения.
Ключевые слова: гидротехническое сооружение, геоинформационный анализ и моделирование, аналитические системы поддержки принятия решений.
GIS DATAWARE FOR NOVOSIBIRSK RESEVOIR ECOLOGICAL PROBLEMS SOLUTION
Alexey V. Dubrovsky
Ph.D., head of Digitizer laboratory, Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo St., 630108 Novosibirsk, phone: . 8(383) 3610109, e-mail: [email protected]
Natalya V. Fadeyenko
Ph.D., senior lecturer, Department Economics, Land Use and Real Property, Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo St., 630108 Novosibirsk, phone: . 8(383) 3433937, e-mail: [email protected]
Analysis of Novosibirsk Reservoir ecological problems is presented. Modern techniques for the complex hydraulic facilities management optimization, using the analytical system for decisionmaking support, are presented.
Key words: hydraulic facilities, GIS analysis and modeling, analytical system for decisionmaking support.
Новосибирское водохранилище (НВ) - сложный техногенный природнотерриториальный комплекс (ТПТК). Его управлением, рациональным
использованием и мониторингом состояния занимаются несколько организаций во главе с Федеральным агентством водных ресурсов. Однако, несмотря на федеральный статус объекта, стратегическое значение водохранилища в плане водообеспечения Новосибирской городской агломерации, наблюдается
ухудшение экологического состояния береговой зоны, снижается качество воды, появляется угроза дефицита питьевой воды (особенно, в маловодные
годы). Все эти признаки говорят в первую очередь об отсутствии спланированной и согласованной стратегии развития данного ТПТК. Этот тезис подтверждается прошедшей в Новосибирске 22 марта 2012 года III конференции «Состояние и проблемы экологической безопасности НВ». На конференции были заслушаны доклады основных организаций, отвечающих за состояние и использование водохранилища: Верхне - Обского бассейнового водного управления, ФГУ «ВерхнеОбьрегионводхоза», Института водных и экологических проблем СО РАН, ОАО «РусГидро», НФ ФГУП «Госрыбцентра», ФГБУ «Верхнеобьрыбвода», Администрации Искитимского и Ордынского районов НСО.
В качестве основных проблем, возникших в результате эксплуатации Новосибирского водохранилища, специалистами были отмечены [1]:
- Низкое качество воды, которая оценивается как загрязненная и в некоторых местах (Искитимский район и верховье водохранилища) как очень загрязненная. На качество воды, кроме уже «традиционных» загрязнителей -смыва почвы и промышленно-бытовых отходов, влияет и возрастающее количество погибшей рыбы, все чаще происходит «замор рыбы». Цифровая модель, иллюстрирующая изменение удельного комбинаторного индекса загрязненности воды НВ представлена на рисунке 1(а);
- Протяженность разрушения береговой линии НВ оценивается различными эксплуатационными организациями по разному: от 200 до 350 км, при общей протяженности береговой линии 630 км. Однако в настоящее время не предпринимается практически никаких мер по укреплению берегов, если не считать запланированного с конца 90-х годов берегоукрепления 17,5 км в районе села Сосновка, а также выполненных ранее работ общей протяженностью 14 км. Цифровая модель, иллюстрирующая скорость разрушения береговой линии НВ, представлена на рисунке 1(б);
- Дефицит воды в НВ для водообеспечения города Новосибирска и
Бердска является новой проблемой, причем последнее маловодье относится к периоду 1981-1983 года, рисунок 1 (в). По прогнозам специалистов
Новосибирской ГЭС сработка НВ в 2012 году может составить «-2» метра ниже уровня мертвого объема. В возникшем катастрофически низком уровне немаловажную роль сыграли весенние сбросы воды в 2011 году, когда произошло подтопление более 500 дачных участков в пойме реки Обь. Все расчеты по сбросу выполняются на основе многолетних рядов гидрологических наблюдений, которые ведутся с 1893 года. Однако за более чем 100 лет произошли не только климатические изменения, но и антропогенные изменения гидрографической сети, в результате чего изменилась и гидрологическая ситуация водосборного бассейна НВ;
- Незаконное строительство зданий и сооружений в водоохраной и водозащитной зонах НВ и реки Оби также влияет на экологическое состояние. Данная проблема, в первую очередь, создается чиновниками, не выполняющими нормы земельного законодательства. Примером, незаконного строительства, и кроме того, создания сезонной чрезвычайной ситуации, является освоение пойменной зоны реки Оби вблизи плотины ГЭС. Эта
территория по проектной документации является зоной затопления при экстренных сбросах воды с ГЭС, однако в настоящий момент на ней располагается 25 дачных обществ, в которых проживает большое количество граждан, в том числе и постоянно, рисунок 1 (г). Кроме того, постоянно увеличивающееся НВ «вплотную подступает» к промышленным и сельскохозяйственным предприятиям, создавая угрозу еще большего загрязнения воды;
- Возможность катастрофического затопления территории города Новосибирска при превышении максимального исторического паводка на 2030%, рисунок 1 (в). При этом данная проблема практически не решается со стороны МЧС, так как до сих пор не применяются современные геоинформационные решения для моделирования и планирования эвакуационных мероприятий, рисунок 1 (е). Данная задача намного шире, чем создание плана эвакуации и выходит за рамки компетенции МЧС, так как должна решаться совместно со специалистами в области территориального управления, геоинформационного анализа и моделирования. В качестве примера, успешной интеграции знаний и опыта специалистов разных областей может выступать проект по разработке планов эвакуации для обеспечения кризисного центра ОАО «Росэнергоатома».
- Отсутствие сметно-проектной документации на территорию НВ по вопросам берегоукрепления и рекреационного землепользования. Одной из проблем при этом специалисты называют высокую стоимость создания графических приложений схем и планов. Однако на основе программы «Единая электронная Россия» уже созданы цифровые планы и карты всей территории НСО, на кадастровый учет поставлены практически все земельные участки, в том числе и имеющие непосредственную близость с НВ. Поэтому используя уже имеющийся геоинформационный ресурс можно существенно сократить стоимость работ по проектированию, полностью исключив этап картографирования. На рисунке 1 (е) представлен фрагмент дежурной кадастровой карты прибрежной зоны НВ, размещенной на сайте Росреестра;
- Не соответствие нормативным показателям условий функционирования Новосибирской ГЭС. В частности, отмечается снижение естественного уровня воды непосредственно рядом с плотиной ГЭС на 1,7 метра, что отрицательно влияет на качество бетонных сооружений и ведет к преждевременному разрушению в результате температурных перепадов (морозное разрушение). Водосборные каналы турбин находятся под угрозой засорения, из за огромного количества топляка и мусора, скапливающегося возле плотины. Условия работы турбин также отличаются от проектных расчетов;
- Угроза эпидемиологических заболеваний среди населения НСО, связанная с употреблением в пищу зараженной паразитарными инфекциями рыбы, а в некоторых случаях и воды из НВ. Институт экспериментальной ветеринарии Сибири и Дальнего Востока провел в 2009 году исследования правобережной части НВ (устья рек Каракан, Сосновка, Мильтюш). Из 6 исследованных видов рыбы 4 оказались зараженными описторхами [2].
(а)
(б)
1980
(в)
(г)
(д)
(е)
Рис. 1. Примеры геоинформационного обеспечения для решения экологических
проблем НВ
В результате анализа сложившейся ситуации ОАО «РусГидро» разработана Программа развития природоохранной деятельности в сфере водопользования на территории НВ. В свою очередь, Федеральное агентство водных ресурсов осуществило доработку Правил использования водных ресурсов НВ. Главным аспектом, на наш взгляд, который необходимо учитывать при современном понимании проблем НВ является конечный срок его эксплуатации. Ресурс НВ, как гидротехнического сооружения, определен его типом, технологией создания, особенностями эксплуатации, природно-территориальным комплексом в котором он расположен. Проектный срок эксплуатации НВ равен 400 лет. Именно через этот временной промежуток произойдет заиление мертвого объема. Основным источником заиления являются естественные процессы осаждения твердых частиц на дне водоема и их преобразования в ил. При этом, технологические решения по очистке ложа водоема, рекультивации нарушенных земель, подготовки и расчистки ложа НВ для нового использования, являются межведомственной задачей, координатором решения которой должен выступать наравне с Федеральным агентством водных ресурсов и Росреестр, как надзорный орган в вопросах связанных с рациональным использованием земельных ресурсов.
К сожалению, на сегодняшний день опыта проведения подобных работ накоплено ничтожно мало. Нет отработанных механизмов межведомственного взаимодействия в решении таких сложных вопросов. На конференции было высказано мнение, что ухудшение экологической ситуации в районе НВ - это не просчеты обслуживающих водохранилище организаций, а «естественная плата за обеспечение водной безопасности Новосибирской городской агломерации».
Учитывая тот факт, что современное положение береговой линии НВ уже сейчас превышает проектную зону разрушения берегов на окончание срока эксплуатации, можно смело утверждать, что водохранилище может утратить свои функции намного раньше проектного срока. По мнению ряда ученых [3] при современных темпах заиления, НВ сможет выполнять свои функции еще на протяжении 150 лет. Однако как показано в работе [4] существует и еще одна проблема, которую необходимо решить - это стремительная переработка берегов со скоростью 1-3 метра в год. НВ подходит вплотную к автомобильным дорогам и строениям. Сельскохозяйственным угодьям причинен существенный урон, площадь разрушенных земель за последние 30 лет составила более 26
Л
км . По прогнозным значениям скорость обрушения берегов на некоторых участках может увеличиться, так как НВ подходит к территориям занятыми почвами легкого гранулометрического состава.
Подобного рода проблемы имеют непосредственную связь с контрольной функцией системы кадастра и требуют для своего решения применения инновационных методов управления. Одним из них является создание аналитических систем поддержки принятия решения (АСППР). Основные
элементы АСППР представлены на рисунке 2. При создании системы следует учесть и тот факт, что один из наиболее затратных этапов - создание цифровой картографической основы на территорию НВ уже закончен. Работы были проведены одновременно Верхнеобским бассейновым управлением и Госгисцентром РФ. Некоторые тематические слои (уровни загрязнения воды, скорости разрушения береговой линии, рекреационное зонирование) были получены специалистами СГГА в результате выполнения работ по гранту Правительства НСО: «Разработка подсистем геоинформационного мониторинга прибрежной зоны НВ», а также при подготовке кандидатской диссертации «Разработка и исследование модели рекреационного землепользования прибрежной территории водохранилищ» [4]. АСППР включает целый ряд средств, объединенных общей целью - способствовать принятию рациональных и эффективных управленческих решений, на базе диалоговой автоматизированной системы, использующей правила принятия решений и соответствующие модели с базами данных, а также интерактивный компьютерный процесс моделирования [5]. Основу АСППР составляет комплекс взаимосвязанных моделей с соответствующей информационной поддержкой исследования, экспертные и интеллектуальные системы, включающие опыт решения задач управления и обеспечивающие участие коллектива экспертов в процессе выработки оптимального решения.
Рис. 2. Схема функционирования АСППР
На рисунке 2 утолщенными линиями показан цикл операций по государственному контролю за состоянием «Объекта управления». Связующее звено между «Объектом управления» и «Управляющей структурой» может отсутствовать. Показателем отсутствия управляющего воздействия является постоянное ухудшение состояния «Объекта управления» и не соответствие его параметров «Критериям оптимальности». При этом «Контрольный орган управления» должен воздействовать на «Управляющие структуры» в соответствие с законодательством РФ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Состояние и проблемы экологической безопасности Новосибирского водохранилища [Электронный ресурс] /Тезисы к конференции - Новосибирск: Правительство НСО, 2012 -36 с.
2. Заболеваемость описторхозом увеличилась на треть [Электронный ресурс] / НГС.НОВОСТИ - Режим доступа: http://news.ngs.ru/more/61614.
3. Верхотуров, Д.Н. Во глубине Сибирских ГЭС. [Текст]/ Д.Н. Верхотуров -Красноярск: изд. Плотина, 2009, - 91 с.
4. Фадеенко Н.В. Разработка и исследование модели рекреационного землепользования прибрежной территории водохранилищ (на примере Новосибирского водохранилища) [Текст] / Н.В. Фадеенко/ Автореферат на соискание уч. ст. к.т.н. по специальности 25.00.26 - Новосибирск: СГГА, 2011 -22 с.
5. Ларичев О.И. Системы поддержки принятия решений. Современное состояние и перспективы их развития [Электронный ресурс] / Ларичев О. И., Петровский А. В. / Итоги науки и техники. Сер. Техническая кибернетика. - Т.21. М.: ВИНИТИ, 1987, с. 131-164, -режим доступа: http://www.raai.org/library/papers/Larichev/Larichev_ Petrovsky_1987.pdf.
© А.В. Дубровский, Н.В. Фадеенко, 2012
