Науково-методологічні основи природно-техногенної безпеки поверхневих гідроекосистем Карпатського регіону

Abstract

У дисертаційному дослідженні вирішено актуальну науково-прикладну проблему підвищення рівня екологічної безпеки поверхневих природно-техногенних гідроекосистем Карпатського регіону. Розроблено наукові методи оцінки якісної і кількісної складової природно-техногенної безпеки гідроекосистем, зокрема, потенціалу якості, збалансованості водокористування, природно-техногенного ризику водокористування і на їх основі оцінювання рівня природно-техногенної безпеки гідроекосистем. Встановлено функціональні закономірності просторового розподілу параметрів якісної та кількісної складової природно-техногенної безпеки з можливістю визначення їх норми за значенням висоти місцевості в будь-якому створі основних гідроекосистем Карпатського регіону: Дністра, Прута і Сірету, Тиси. Встановлено багаторічні та внутрішньорічні тенденції і закономірності часового розподілу якісної і кількісної складової природно-техногенної безпеки гідроекосистем Карпатського регіону. Доведено, що з точки зору стану гідроекосистем та категорії їх природно-техногенної безпеки, привабливість для реалізації технічних рішень зменшується в напрямку гідроекосистем рік Тиса - Прут - Сірет - Дністер. Запропоновано та обґрунтовано стратегічні напрямки та технічні рішення підвищення рівня природно-техногенної безпеки гідроекосистем Карпатського регіону на основі аналізу проблем водозабезпечення населення та оцінювання екологічної ефективності різних проектних варіантів технічних систем у межах гідроекосистем. Положення запропонованої методології природно-техногенної безпеки поверхневих гідроекосистем успішно апробовані та впроваджені.

В диссертационной работе решена актуальная научно-прикладная проблема повышения уровня экологической безопасности поверхностных природнотехногенных гидроэкосистем (ПТГЭС) Карпатского региона на основе сбалансированного водопользования, исследования пространственно-временных закономерностей распределения количественных и качественных показателей природных вод и разработки научно обоснованных методов управления состоянием окружающей среды. Разработаны научно-методологические основы экологической безопасности ПТГЭС на основе сбалансированного водопользования с использованием количественной и качественной составляющей буферности гидроэкосистем, что позволяет обосновывать, применять эффективные методы и способы управления экологической безопасностью на этапе разработки и функционирования техногенных объектов в пределах гидроэкосистем. Нашли дальнейшее развитие теоретико-методологические основы составляющей учения о конструктивной экологии - конструктивной гидроэкологии, гидроэкосистемах как объекта ее исследований, теоретические основы природно-техногенной безопасности как предмета ее исследований. С учетом результатов предыдущих исследований выполнена математическая формализация природно-техногенной гидроэкосистемы, усовершенствована иерархическая классификация ПТГЭС по размеру и типам, разработана классификация антропогенных воздействий на гидроэкосистемы. Предложены научные способы оценки качественной и количественной составляющей природно-техногенной безопасности гидроэкосистем, а именно: определение потенциала качества, сбалансированности водопользования, природнотехногенного риска водопользования и на их основе оценки приемлемости / неприемлемости уровня природно-техногенной безопасности гидроэкосистемы. Проведена комплексная оценка параметров количественной и качественной составляющей природно-техногенной безопасности гидроэкосистем для всех пунктов наблюдений государственной системы мониторинга Карпатского региона с разработкой картографических моделей в геоинформационной среде пространственного распределения показателей качественной составляющей природно-техногенной безопасности гидроэкосистем. Установлены функциональные закономерности пространственного распределения параметров качественной и количественной составляющей природно-техногенной безопасности с возможностью определения их нормы по значению высоты местности в любом створе основных гидроэкосистем Карпатского региона: Днестра, Прута и Сирета, Тисы, что позволяет нормирование ресурсопотребления ПТГЭС на основе установления фонового нормативного состояния гидроэкосистем. Установлены многолетние и внутригодовые тенденции и закономерности временного распределения качественной и количественной составляющей природно-техногенной безопасности гидроэкосистем Карпатского региона. Выделены группы гидроэкосистем по признаку сходства временных изменений количественного потенциала природно-техногенной безопасности. Доказано, что наибольшие потенциальные возможности сопротивляемости гидроэкосистем региона внешнему воздействию наблюдаются в весенне-летний период, наиболее уязвимы гидроэкосистемы зимой. Установлены функциональные пространственно-временные взаимосвязи нормированных количественных и качественных показателей природнотехногенной безопасности в теоретически идеально приближенных к природным гидроэкосистемах, Результаты исследований позволяют оценить существующий уровень безопасности, сравнить его с нормативным региональным значением, определить временную тенденцию развития с целью управления экологической безопасностью ПТГЭС. Доказано, что с точки зрения состояния гидроэкосистем и категории их природно-техногенной безопасности, привлекательность для реализации технических решений уменьшается в направлении гидроэкосистем рек Тиса - Прут -Сирет - Днестр. Предложены и обоснованы стратегические направления и технические решения повышения уровня природно-техногенной безопасности гидроэкосистем Карпатского региона на основе анализа проблем водообеспечения населения и оценки экологической эффективности различных проектных вариантов технических систем в рамках гидроэкосистем. Положения предложенной методологии природнотехногенной безопасности успешно апробированы и внедрены.

The dissertation solved a new and an urgent scientific problem in the field of environmental safety - theoretical and methodological support of natural and technogenic safety of the surface hydroecosystems with substantiation of spatial and temporal patterns of the safety settings change within the Carpathian region. It is offered the methodology for assessing the qualitative and quantitative components of the natural and technogenic safety of hydroecosystems. The methodology includes determining the potential quality, water balance, natural and man-made risk of water consumption, and assessment of the acceptability / unacceptability level of natural and technogenic safety of hydroecosystems. There are defined functional patterns of the spatial distribution of qualitative and quantitative component of natural and industrial safety and there is the ability to determine their rates according to the value of altitude in any alignment key of the Carpathian region hydroecosystems: the Dniester River, the Prut and the Siret Rivers, the Tisa River that allows to standardize the resource consumption of hydroecosystems. There are determined perennial and intra trends and patterns of temporal distribution of qualitative and quantitative component of natural and technogenic safety of the Carpathian region hydroecosystems. It is proved that the attractiveness to implement technical solutions in terms of the hydroecosystems and categories of their natural and technogenic safety decreases towards the hydroecosystems of the Tisa River - the Prut River - the Siret River -the Dniester River. There are substantiated the strategic directions and technical solutions of natural and technogenic safety the Carpathian region hydroecosystems based on the analysis of water supply problems and estimation of environmental efficiency of various project variants of technical systems within the hydroecosystems.