ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ІВАНА ФРАНКА
Павловська Тетяна Сергіївна
УДК 551.435.164:504.4.062.2:551.8 (282.247.322)
РІЧКОВА СИСТЕМА ГОРИНІ:
СТРУКТУРА, ФУНКЦІОНУВАННЯ, УПРАВЛІННЯ
11.00.04 – геоморфологія і палеогеографія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата географічних наук
Львів – 2006
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі фізичної географії Волинського державного університету
імені Лесі Українки.
Науковий керівник: доктор географічних наук, професор
Ковальчук Іван Платонович,
Львівський національний університет
імені Івана Франка, завідувач кафедри
конструктивної географії і картографії
Офіційні опоненти: доктор географічних наук, професор
Палієнко Валентина Петрівна,
Інститут географії НАН України,
заступник директора
кандидат географічних наук, професор
Кравчук Ярослав Софронович,
Львівський національний університет
імені Івана Франка, завідувач кафедри
геоморфології і палеогеографії
Провідна установа: Київський національний університет
імені Тараса Шевченка
Захист відбудеться “30” червня 2006 року о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К35.051.05 у Львівському національному університеті імені Івана Франка (79000, м. Львів, вул. Дорошенка, 41).
З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка за адресою: 79005, м. Львів, вул. Драгоманова, 17
Автореферат розісланий “30” травня 2006 року
Учений секретар
спеціалізованої вченої ради
к.г.н., доц. Горішний П. М.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В останні десятиріччя все більше уваги приділяється дослідженню проблем малих річок. Це пов’язано не тільки з необхідністю реалізації загальної природозберігаючої стратегії використання водних ресурсів, але й усвідомленням ролі малих водних об’єктів у функціонуванні середніх і великих річок.
Як відомо, річка – це продукт клімату і ландшафту, їхніх взаємовідношень. Залежно від природних особливостей території та характеру її господарського використання відбуваються зміни у процесах функціонування ландшафту, а, отже, змінюється і його “продукт” – річка. Таким чином, стан річок визначається станом навколишніх ландшафтів – території, з якої річка збирає воду.
До основних показників, що характеризують стан річкової системи та інтенсивність зміни геоекологічного стану річкового басейну, відносять параметри структури річкової системи (кількість річок різних порядків і їхня довжина) на різночасових етапах її розвитку й основні характеристии функціонування річкової системи на певному часовому відтинку. Зміни структури і параметрів функціонування гідромережі є наслідком прояву трансформаційно-деградаційних процесів, які розвиваються під впливом природних і антропогенних чинників. Аналіз розвитку та поширення цих процесів у річковій системі Горині дає можливість виявити ступінь порушення екологічної рівноваги у геоморфосфері досліджуваного басейну, площа якого перевищує 12 тис. км2 та охоплює більшу частину Рівненської, крайню південно-східну частину Волинської, північні частини Тернопільської та Хмельницької областей – осередків давнього розселення, а отже й потужного антропогенного перетворення геосистем.
Актуальність теми зумовлена необхідністю оцінювання та прогнозування змін геоекологічного стану річкової і басейнової систем Горині; створення системи екологічного моніторингу й обґрунтування шляхів оптимізації стану річок басейну Горині. Розв’язання цих проблем має важливе значення для різних галузей господарства, які пов’язані з експлуатацією гідротехнічних споруд, захистом населених пунктів від несприятливих гідрогеоморфологічних процесів, а також для обґрунтування схеми управління басейновими природно-технічними системами. Сьогодні не існує систематизованої бази даних гідрологічних і геоморфологічних показників стану досліджуваної річкової системи, що, в свою чергу, не дає можливості здійснити прогнозування змін у її структурі та функціонуванні. Ця обставина ще раз підкреслює необхідність дослідження геоекологічних проблем басейну р. Горинь.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження тісно пов’язане з науково-дослідними темами кафедри фізичної географії Волинського державного університету імені Лесі Українки та кафедри конструктивної географії і картографії Львівського національного університету імені Івана Франка. Дисертаційна робота виконана як ініціативне дослідження в рамках тем Вс–77Б “Географічні проблеми Західного регіону України” (№ д. р. 0101UO01424), а також “Природа та екологія Західного Полісся” (№ д. р. 0103U000658), “Основи раціонального природокористування та охорони природи Західного Полісся” (№ д. р. 0106U000275). Проведення досліджень зумовлене необхідністю реалізації “Основних напрямків державної політики України в галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки” (Постанова ВР України № 188-98).
Мета і завдання дослідження. Мета роботи – виявлення особливостей поширення та розвитку трансформаційно-деградаційних процесів у річковій системі Горині, їхніх зв’язків з природними й антропогенними чинниками, розробка рекомендацій з оптимізації стану і функціонування цього об’єкту.
Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання:
1) розроблення схеми еколого-геоморфологічного дослідження річкової системи Горині, алгоритмів аналізу її структури та функціонування;
2) визначення параметрів структури річкової системи Горині на двох (для типових річкових підсистем – на трьох) різночасових зрізах;
3) виявлення та аналіз умов і причин структурних змін річкової системи Горині; кількісна оцінка масштабів розвитку трансформаційно-деградаційних процесів у річковій системі Горині та її підсистемах за визначений період;
4) просторово-часовий аналіз горизонтальних і вертикальних деформацій, стоку води і наносів та вивчення взаємозалежності цих процесів;
5) визначення основних тенденцій зміни функціонування річкової системи Горині під впливом чинників навколишнього середовища;
6) обґрунтування системи природоохоронних заходів, орієнтованих на оптимізацію функціонування річкової системи Горині та геоекологічної ситуації в межах її басейну.
Об’єктом дослідження є річкова система Горині (від витоків до злиття з р. Случ) та її басейн.
Предметом дослідження виступають параметри стану, чинники впливу на просторово-часову динаміку структури і функціонування річкової мережі Горині, наслідки розвитку природних та антропогенних процесів, які визначають еколого-геоморфологічні умови басейну досліджуваної річки.
Методика досліджень. В основу роботи покладена методологія системного підходу. Зокрема, використано еколого-геоморфологічний та басейновий підходи. Застосовано такі методи досліджень як математико-статистичний аналіз, порівняльний аналіз різночасових топокарт, графічні побудови, дешифрування аерофотознімків, картографічне моделювання. Широке застосування при цьому отримали ГІС-технології. Для вирішення поставлених завдань здійснено камеральний аналіз літературних джерел бібліотек Луцька, Львова, Києва; фондових даних відділу картографії наукової бібліотеки ім. В. Стефаника, Волинського центру гідрології та метеорології (далі Волинського ЦГМ), Рівненської геологічної експедиції (РГЕ), Рівненського метеорологічного бюро, Головного управління статистики у Рівненській області (ГУС у Рівненській області). Крім камеральних робіт, автором проведено польові дослідження сучасного стану річки Горинь та окремих її допливів у різних геоморфологічних областях досліджуваного басейну.
Наукова новизна одержаних результатів. У роботі:
1) запропоновано алгоритми аналізу функціонування річкової системи Горині; адаптовано сучасні схеми еколого-геоморфологічного аналізу річкових систем і алгоритми аналізу їх структури для відповідних досліджень ФБС Горині;
2) у результаті великомасштабного структурного аналізу визначено параметри структури річкової системи Горині для двох (а для типових річкових систем – для трьох) різночасових зрізів;
3) на основі кількісного аналізу структурних змін визначено масштаби, спрямованість, закономірності поширення і розвитку трансформаційно-деградаційних процесів у річковій системі Горині, здійснено їх класифікацію; обґрунтовано районування басейну за інтенсивністю прояву цих процесів;
4) виявлено просторово-часові особливості функціонування річкової системи Горині у другій половині ХХ ст.; оцінено вплив умов та чинників навколишнього середовища на структуру і функціонування досліджуваної гідромережі;
5) обґрунтовано комплекс екостабілізаційних заходів для ФБС Горині.
Практичне значення одержаних результатів.
1. Отримані в роботі результати придатні для синтетичної оцінки ступеня порушення екологічної рівноваги річкового басейну, без якої неможливе планування природоохоронних заходів.
2. Дослідницькі матеріали можуть слугувати безпосередньою основою для корекції характеру й інтенсивності господарської діяльності у межах водозбору, при створенні оптимальних схем розміщення і розвитку сільськогосподарського та промислового виробництва; для регламентування водогосподарської діяльності, усунення дисбалансу між розвитком суспільного виробництва й екологічним станом водних систем, раціональної експлуатації водно-господарських об’єктів; для територіального планування поселень, будівництва різних об’єктів і комунікацій.
3. Отримані дані можуть використовуватися для створення системи гідроекологічного та геоморфологічного моніторингу, формування екомережі за басейновим принципом, а також у навчальному процесі.
Особистий внесок здобувача. Автором обґрунтовано науково-методичні засади еколого-геоморфологічного аналізу (ЕГА) басейну р. Горинь; проведено польові та камеральні дослідження компонентів довкілля, які впливають на стан і функціонування річкової системи; визначено масштаби, спрямованість, просторово-часові особливості структурних змін річкової системи Горині; розроблено класифікацію трансформаційно-деградаційних процесів у досліджуваній річковій системі; за інтенсивністю цих процесів здійснено районування басейну; створено базу гідрологічних даних; виявлено тенденції змін у функціонуванні річкової системи протягом другої половини ХХ ст.; розроблено практичні рекомендації, спрямовані на поліпшення екологічної ситуації в річковій системі Горині та її басейні.
Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на ІІ Всеукраїнській науково-практичній конференції “Національне картографування: стан, проблеми та перспективи розвитку” (Київ, 2005 р.), на науково-практичних конференціях “Природа Західного Полісся та прилеглих територій” (Луцьк, 2004, 2005 рр.); наукових семінарах і звітних наукових конференціях географічного факультету Волинського державного університету імені Лесі Українки (2004-2006 рр.) та Львівського національного університету імені Івана Франка (2005-2006 рр.).
Публікації. Результати дослідження опубліковано у 8 наукових працях (в т. ч. 1 – у співавторстві), з них 6 у рекомендованих ВАК України виданнях.
Cтруктура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел (224 найменування) та 20 додатків. Роботу викладено на 153 сторінках машинописного тексту, проілюстровано 95 рисунками та 16 таблицями. Загальний обсяг дисертації складає 320 сторінок.
Автор висловлює щиру подяку науковому керівнику, д. г. н., проф. І. П. Ковальчуку за постійну допомогу і всебічну підтримку при виконанні дисертаційної роботи, к. г. н. І. І. Залєському, працівникам Рівненської геологічної експедиції, Волинського центру гідрології та метеорології, Рівненського метеорологічного бюро, Головного управління статистики у Рівненській області за доступ до фондових матеріалів та надану інформацію, к. г. н. А. В. Михновичу і к. т. н. В. У. Волошину за консультації при застосуванні ГІС-технологій, завідувачеві та працівникам кафедри фізичної географії, декану географічного факультету ВДУ ім. Лесі Українки Мельнійчуку М. М. за підтримку та участь в обговоренні результатів досліджень.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У першому розділі “Наукові засади комплексних еколого-геоморфологічних досліджень річкових систем рівнинних регіонів” проаналізовано історію розвитку та рівень сучасних еколого-геоморфологічних досліджень флювіальних басейнових систем (ФБС), розкрито науково-методичні засади ЕГА басейну р. Горинь.
Історія формування еколого-геоморфологічних досліджень території басейну Горині тісно переплетена з історією розвитку геоморфології як науки, геоморфологічних досліджень Українського Полісся й Волино-Поділля. Упродовж попередніх сторіч такі наукові вишукування щодо досліджуваної території були покликані розв’язувати морфологічні, морфоструктурні і морфокліматичні проблеми, питання генези та історії розвитку рельєфу і річкових систем зокрема. З кінця ХХ ст. і до сьогодні спостерігається посилення ролі екологічної складової геоморфологічних досліджень, що пов’язано зі зростанням антропогенного навантаження на рельєф, у тому числі і ФБС. Головним завданням науковців еколого-геоморфологічного напрямку є пошуки шляхів та засобів оптимізації геоекологічного стану геоморфологічних систем.
Предметною сферою ЕГА флювіальної басейнової системи Горині є її структура, функціонування, стан, динаміка, зовнішні чинники впливу, обґрунтування системи заходів з оптимізації природокористування.
Під структурою річкової системи розуміють сукупність елементів (водотоків), їхнє просторове розміщення та взаємодію. Структура річкової системи Горині аналізувалася за різночасовими топографічними картами великого масштабу (1:100 000 ) з використанням схеми порядкової класифікації рік В.П.Філософова – А.Стралера.
Функціонування річкової системи виражається в кумуляції стоку, перенесенні, перерозподілі й акумуляції енергії та речовини в басейні (Дубіс, 1995). Дослідження функціонування річкової системи Горині здійснювалося на основі просторово-часового аналізу стоку води, стоку наносів, каламутності води, вертикальних і горизонтальних деформацій русла.
Стан флювіальної системи визначається її структурою, існуючими зв’язками між підсистемами, функціонуванням протягом певного часу та чинниками, що викликають порушення спокою чи динамічної рівноваги (Ковальчук, 1992).
Динаміку системи, в тому числі і флювіальної, визначають як ряд послідовних переходів від одного її стану до іншого. Динаміка пов’язана з функціонуванням і має близьке відношення до розвитку (Ковальчук, 1997).
До зовнішніх чинників впливу на стан ФБС Горині відносимо природні умови річкового басейну та господарську діяльність у басейні. До внутрішніх – параметри структури і властивості водного потоку.
Враховуючи загальноприйняті методики та алгоритми подібних досліджень, мету і завдання дисертаційної роботи, наявну інформацію про річкову систему Горині та її басейн, наші дослідження здійснювалися за певними алгоритмічними схемами. Загальна схема ЕГА басейнової системи Горині включала ряд послідовних операцій:1) постановку мети, визначення завдань і основних напрямів дослідження; 2) опрацювання наукової та методичної літератури; збір та аналіз статистичної, картографічної інформації, даних власних польових досліджень; 3) створення інформаційної бази даних про сучасний і ретроспективний стани басейну та річкової системи; загальну характеристику басейну та річкової системи; 4) аналіз природних умов річкового басейну; 5) аналіз господарської діяльності в басейні; 6) аналіз структури річкової системи; 7) аналіз взаємозв’язків структурних змін та чинників середовища; 8) аналіз функціонування річкової системи; 9) аналіз взаємозв’язків зовнішніх чинників та функціонування гідромережі; 10) аналіз взаємозв’язків функціонування і структурних змін; 11) розроблення комплексу заходів щодо оптимізації геоекологічної ситуації у басейні р. Горинь. У рамках загальної схеми еколого-геоморфологічного аналізу ФБС Горині були також застосовані алгоритми аналізу структури і функціонування річкової системи.
Під час аналізу еколого-геоморфологічної ситуації основними оціночними показниками виступали: а) щодо структури річкової системи: l, (км) – загальна довжина водотоків; ?l, (км) – зміна довжини річкової мережі протягом визначеного відтинку часу; n (од.) – загальна кількість різнорангових водотоків; ?n (од.) – зміна їх кількості впродовж визначеного інтервалу часу; Ктр – коефіцієнт трансформації структури річкової мережі за час Т2-Т1; б) щодо функціонування річкової системи: витрати води (середньорічні, максимальні, мінімальні), норма стоку, модуль стоку води, об’єм стоку води, витрати наносів, модуль стоку наносів, об’єм стоку наносів, каламутність води (середньорічна, щомісячна), середня щорічна і багаторічна інтенсивність вертикальних та горизонтальних деформацій.
Оцінювання еколого-географічної ситуації у ФБС Горині здійснювалося з урахуванням показників стану компонентів природного середовища й антропогенного навантаження на водозбірну територію.
Наші еколого-геоморфологічні дослідження здійснювалися в рамках басейнової концепції з використанням системного, структурного, генетичного, речовинно-енергетичного і, звичайно, еколого-геоморфологічного та басейнового наукових підходів. У дисертаційній роботі використаний великий арсенал методів, прийомів, способів вивчення флювіальних геоморфосистем – від польового збору емпіричних даних, дешифрування аерокосмічних знімків, історико-географічного та картометричного аналізу до картографічного моделювання і теоретичних узагальнень. При цьому широко застосовувалися ГІС-технології.
Отримані результати слугують інформаційною базою для прогнозування геоекологічного стану річкової системи та її басейну. Схеми й алгоритми еколого-геоморфологічних досліджень, застосовані у нашій роботі, можуть бути методологічною основою для вирішення подібних завдань у вивченні інших флювіальних систем рівнинних регіонів.
У другому розділі “Природно-географічні та соціально-економічні умови формування і функціонування річкової системи Горині” охарактеризовано сучасний стан рельєфу та розвиток рельєфоутворюючих процесів, їхній зв’язок з особливостями структури та функціонування річкової системи Горині, проведено аналіз геоморфологічних виділів у межах досліджуваної території; проаналізовано кліматичні умови, виявлено особливості просторового поширення поверхневих та підземних вод, ґрунтового і рослинного покриву, визначено їх роль у формуванні річкового стоку та розвитку гідрогеоморфологічних процесів. Оцінка природних умов басейну базувалася на аналізі фондових матеріалів РГЕ, статистичних даних Рівненського метеорологічного бюро, Волинського ЦГМ. Оскільки функціонування річки значною мірою залежить від антропогенного впливу, нами виділено та охарактеризовано основні види господарської діяльності у басейні Горині. З метою визначення антропогенного навантаження на досліджуваній території та його динаміки за вказані періоди нами складено та проаналізовано одномасштабні різночасові (1925, 1955, 2000 рр.) карти густоти населених пунктів, густоти доріг з твердим покриттям, густоти ґрунтових доріг, густоти залізничних шляхів, карти залісненості і карти динаміки зазначених показників у періоди з 1925 до 1955 рр., з 1955 до 2000 рр., з 1925 до 2000 рр. (усього 30 карт). Вивчення особливостей антропогенного впливу здійснювалося також на основі аналізу різночасових топографічних карт 1:100 000 масштабу, матеріалів ГУС у Рівненській області, РГЕ та даних власних польових досліджень.
За особливостями прояву фізико-географічних і соціально-економічних чинників ми поділили басейн Горині на дві частини: поліську (рівнинну) і волино-подільську (височинну).
Характерні риси поліської частини басейну Горині:
1. Переважання рівнинного рельєфу (фонові гіпсометричні показники рідко перевищують 200 м); серед екзогенних процесів домінуючими є заболочування, карстоутворення, природне підтоплення та вітрова ерозія;
2. Найбільше рельєфоутворююче значення мають крейдові і палеогенові відклади (останні поза поліською частиною відсутні), а також четвертинні, які представлені переважно пісками.
3. Середня багаторічна температура повітря становить 7,2°С; середня багаторічна кількість опадів перевищує 600 мм, дощі характеризуються невисокою інтенсивністю випадання. Потужність снігового покриву зазвичай не більше 20 см; глибина промерзання грунту найчастіше становить 40–80 см.
4. Основними гідрологічними об’єктами є річки, меліоративні канали, болота, озера, штучні водойми на суходолі. Природна густота річкової мережі становить 0,25-0,39 км/км2. У другій половині ХХ ст. спостерігається різке її зростання за рахунок меліоративного будівництва.
5. Для водного режиму річок властива відносно тривала повінь (за рахунок рівнинної місцевості й невеликих похилів русла); середнє багаторічне значення річної амплітуди рівнів р. Горинь становить 2,6 – 3,0 м, величина міждобових коливань витрат рідко перевищує половину середньомісячних витрат (максимальне значення – 58,1 %); частка підземного стоку – близько 34 %. Визначальну роль у підземному живленні річок мають водоносні комплекси четвертинних відкладів.
6. У ґрунтовому покриві домінантними є дерново-підзолисті, дерново-карбонатні, лучні і лучно-болотні; болотні, торфово-болотні, торфові ґрунти і торфовища низинні.
7. Сучасні показники залісненості поліської частини басейну коливаються в широких межах – від 10 до 100 %, найбільші за площею ареали з найвищими показниками (70–100 %) розміщені в межах Малого та Житомирського Полісся. Переважають соснові і дубово-соснові ліси. Природні біоценози дуже широко представлені лучною та болотною рослинністю.
8. Домінантні антропогенні чинники: 1) меліорація (найбільш меліорованими (до 50 % водозбору) є басейни річок Мельниця, Вирка, Зульня, Боркова); 2) спрямлення русел (сьогодні понад 81% річищ І-ІV порядків є прямолінійними); 3) лісогосподарські дії (характерні різноспрямовані зміни лісистості: у період із 1925 до 1955 рр. на значних площах спостерігається різке скорочення площі лісових масивів (на 20–40 % і більше), впродовж 1955 – 2000 рр. помітні позитивні аспекти природокористування – лісовідновлення, які, однак, сьогодні не компенсували значне зниження лісистості за 75-річний період); 4) сільськогосподарські дії (у поліських адміністративних районах частка орних земель у структурі сільськогосподарських угідь коливається в межах 50–65%); 5) поселенське навантаження (фоновий показник густоти населених пунктів на кінець ХХ ст. становить 0-10 %, на значних площах (у верхів’ях річок Замчиська, Боркової, Жильжанки, Мельниці, Бережанки) поселення взагалі відсутні); 6) транспортне навантаження (фоновий показник густоти автомобільних доріг з твердим покриттям складає 0-1 км/км2, максимальні його значення перевищують 5–5,5 км/км2 (м. Шепетівка); фоновий показник густоти ґрунтових доріг становить 0-1 км/км2, максимальні значення – 3–4 км/км2; середня густота залізничної мережі – 0–0,5 км/км2, у м. Шепетівка цей показник перевищує 2,5 км/км2); 7) забруднення річок стічними водами (викиди недоочищених стічних вод у річки поліської частини досліджуваного басейну станом на 01.01.2000р. становлять 5237,4 тис. м3, що складає 70,7 % від усіх викидів у річкову систему Горині).
Характерні риси волино-подільської частини басейну:
1. Розчленований рельєф (гіпсометричні показники коливаються в межах 300–420 м); домінантними екзогенними процесами є лінійна та площинна ерозія, карст і суфозія.
2. Найбільше рельєфоутворююче значення мають карбонатні породи крейдової системи, неогенові вапняки, піски, пісковики, гіпси, а також четвертинні відклади, представлені лесами і лесоподібними суглинками.
3. Середня багаторічна температура повітря становить 6,9°С; середня багаторічна кількість опадів коливається в межах 550–650 мм. За рахунок розвитку конвекції улітку дощі часто набувають зливового характеру. Середня висота снігового покриву становить 20 см; глибина промерзання грунту – 40–80 см.
4. Основними гідрологічними об’єктами є річки, ставки і водосховища на річках, меліоративні канали. Природна густота річкової мережі становить 0,28–0,67 км/км2.
5. Для водного режиму волино-подільських річок властива менша тривалість повеней у порівнянні з поліськими за рахунок більших похилів русла; річна амплітуда коливання рівнів води на р. Горинь складає 1,7 м; максимальна величина міждобових коливань витрат на Поділлі перевищує 280 % від середньомісячних витрат, на Волинській височині – 195 %; частка підземного стоку у середньому становить 42 %. Основу підземного живлення забезпечують неогенові і крейдові водоносні горизонти
6. У ґрунтовому покриві переважають сірі лісові опідзолені, дерново-карбонатні, чорноземи опідзолені, чорноземи неглибокі та чорноземи глибокі, лучно-глейові, лучно-болотні, болотні ґрунти, торфовища низинні.
7. Фоновий показник сучасної залісненості волино-подільської частини басейну коливається в межах 0–10 %, на окремих ділянках (у басейнах річок Устя, Жердь-Жирак, Полква, на Гощанському плато) лісовий покрив відсутній повністю. Переважають дубово-грабові ліси, зустрічаються груди – грабові ліси, утворені грабом з домішками берези та осики. Серед лучних масивів панівним типом є заплавні луки; болотна рослинність залишилась переважно у долинах малих річок.
8. Домінантні антропогенні чинники: 1) створення ставків та водосховищ на річках із метою регулювання стоку (245 водойм із регуляторною функцією); 2) спрямлення русел (69 % водотоків І-ІV порядків мають прямолінійні річища); 3) сільськогосподарські дії (у волино-подільських адміністративних районах частка орних земель у структурі сільськогосподарських угідь іноді перевищує 80 %); 4) лісогосподарські дії (упродовж 1925–2000 рр. на переважній площі височин спостерігається зменшення лісистості (в основному на 0–5 %, хоча на окремих ділянках – 20–40 % і вище); 5) поселенське навантаження (фоновий показник густоти населених пунктів на кінець ХХ ст. становить 0–10 %, найбільші показники (20–50 %) відмічаються в долинах річок (у басейні р. Устя він перевищує 70 %); 6) транспортне навантаження (фоновий показник густоти автомобільних доріг з твердим покриттям складає 0–1 км/км2, максимальні його значення сягають 4 км/км2 і вище (м. Рівне); фоновий показник густоти ґрунтових доріг коливається в межах 0,5–2 км/км2, максимальні значення – 3–3,5 км/км2; середня густота залізничної мережі – 0–0,5 км/км2); 7) забруднення річок стічними водами (викиди стічних вод у річки волино-подільської частини досліджуваного басейну станом на 01.01.2000 р. складають 2169,1 тис. м3 (29,3 % від усіх викидів у річкову систему Горині, з них майже половина – 40,5 % – є неочищеними, решта – недоочищеними).
Виявлені просторові відмінності у фізико-географічних умовах басейну зумовлюють територіальну диференціацію структури та функціонування річкової системи Горині.
У третьому розділі “Структурний аналіз річкової системи Горині” на основі аналізу параметрів стану структури річкової системи Горині у різні часові зрізи, оцінки масштабів змін у цій річковій системі та її підсистемах, а також чинників, що зумовлюють ці зміни, нами виявлений прояв активних трансформаційних процесів у досліджуваному об’єкті. Упродовж 1955 – 2000 рр. у річковій системі Горині відбулися:
1) зміни кількості та довжини водотоків різних рангів: для річок поліської частини басейну характерне значне зростання цих показників, для деяких річок Волино-Поділля – зменшення; у цілому для річкової системи Горині властиве збільшення кількості та довжини водотоків різних порядків (коефіцієнт трансформації сумарної кількості річок становить +71,2 %, а коефіцієнт трансформації загальної довжини річкової системи – +34,4 %);
2) зростання чи зниження рангів річкових систем, унаслідок чого змінився перелік найдовших і найрозгалуженіших допливів Горині;
3) ускладнення або спрощення структури основних річкових систем басейну Горині: для більшості із них, особливо поліських, за досліджуваний період спостерігається збільшення величини перевищень реальної кількості водотоків над мінімально необхідним для порядкоутворення (у 1955 р. середнє значення цього показника становило 2,3, у 2000 р. – 4,9); для деяких річкових систем Волино-Поділля спостерігається зворотна тенденція (у 1955 р. середнє значення цього показника в таких річкових системах становило 4,2, у 2000 р. – 2,8);
4) регіональний перерозподіл кількості водотоків та довжини основних річкових систем басейну Горині на користь його поліської частини, де найактивніше відбувалися перетворення гідромережі за рахунок створення штучних річок – каналів (коефіцієнт трансформації кількості річок в області Волинського та Житомирського Полісся (загалом) становить +268,5 %, коефіцієнт трансформації довжини річок – +121,2 %; в області Малого Полісся – відповідно +9,8 % і +0,8 %; у Волинській та Середньо-Подільській височинних областях (загалом) – +22,3 % і +10,1 %);
5) зміни співвідношення кількості різнорангових водотоків та співвідношення довжин водотоків різних порядків. Проте і за кількістю, і за довжиною домінуючими залишились річки І порядку (станом на 2000 р. частка кількості річок І порядку від загального числа водотоків у річковій системі Горині становить 76,2 %, частка сумарної довжини цих річок – 49,75 %);
6) зменшення середнього значення довжини водотоків І рангу для більшості річкових систем поліського сточища (на 0,1 – 4,7 км); для деяких річок Волино-Поділля – навпаки, збільшення (на 0,1 – 1,3 км); у цілому для річкової системи Горині спостерігається зменшення цього показника (у 1955 р. – 1,3 км, у 2000 р. – 1,2 км);
За результатами аналізу ступеня і характеру прояву структурних змін здійснено районування басейну Горині (рис. 1;2).
У четвертому розділі “Функціонування річкової системи Горині” виявлено особливості функціонування досліджуваної річкової системи в хорологічному та хронологічному аспектах. Аналіз річкового стоку Горині свідчить про відмінності в його кількісних показниках і їх динаміці для різних частин річкового басейну:
1. Аналіз модулів середнього, мінімального та максимального стоку свідчить, що у переважній більшості випадків ці показники зростають не зі збільшенням площі водозбору (у напрямку на північ), а навпаки, зростають або залишаються стабільними у напрямку до витоків (на південь) одночасно зі зменшенням площі водозбору. Це пояснюється високою часткою підземного живлення у лісостеповій (південній) частині басейну та значно швидшою трансформацією опадів у річковій стік завдяки геолого-геоморфологічній будові цієї території.
2. Багаторічна динаміка середньорічних, максимальних і мінімальних витрат води р. Горинь в усіх частинах її басейну має циклічний характер, при цьому максимальний стік має виражену тенденцію зменшення його величин впродовж 1958-2003 рр., а мінімальний стік – зростання, середньорічний стік має малопомітну тенденцію до зростання (рис.3).
3. Залежність багаторічних режимів середньорічного, мінімального та максимального стоку р. Горинь від багаторічного режиму опадів зменшується з півночі на південь басейну. Особливо добре вираженою є неузгодженість зазначених режимів стоку води та опадів на усіх гідропостах з другої половини 80-их рр. ХХ ст., що зумовлено впливом антропогенних чинників.
4. Генеза максимального стоку у різних частинах басейну Горині має певні особливості. У цілому в досліджуваному басейні найбільші за рік витрати формуються під час весняної повені, однак у напрямку на південь (у лісостеповій частині басейну) спостерігається зростання кількості випадків, коли максимальні за рік витрати формуються під час літніх злив.
5. Відзначається також різниця у кількісних значеннях максимальних витрат різного походження: Qмакс, які формуються під час весняної повені, значно перевищують норму максимального стоку, тоді як Qмакс, які зумовлені літніми, осінніми чи зимовими паводками рідко досягають середнього багаторічного значення максимальних витрат.
6. Річний режим річкового стоку найбільш рівномірний у поліській частині р. Горинь, у напрямку до витоків він стає менш рівномірним.
На основі аналізу основних показників стоку наносів та каламутності води ми виявили, що:
· у басейні р. Горинь величина витрат завислих наносів, об’єми їх стоку зростають із збільшенням водності річки;
· модуль стоку наносів зменшується у 4,6 раза зі збільшенням площі водозбору у 6,5 раза. Формуванню вищих показників модуля стоку наносів у верхній течії (Поділля) у порівнянні з нижньою (Полісся) сприяють територіальні особливості геолого-геоморфологічної будови русла Горині та її басейну, водного режиму річки, високий ступінь розораності лісостепової частини водозбору, активний прояв схилової ерозії, наявність річок низьких порядків, що перебувають у безпосередньому контакті зі схилами;
· багаторічні режими стоку наносів на гідропостах Ямпіль і Деражне мають значні відмінності: стік наносів на гідропосту Ямпіль має чітко виражену тенденцію зниження його величин; на гідропосту Деражне намітилась слабо виражена тенденція до зростання його показників.
· на обох гідропостах багаторічний режим стоку наносів характеризується нерівномірністю, що дає змогу виділити певні періоди у часовій зміні показників витрат наносів. Чіткіше виражена така періодичність на гідропосту Ямпіль: у період 1963–1989 рр. середнє багаторічне значення витрат наносів становить 1,38 кг/с, у період 1990–1997 рр. – 0,19 кг/с; на гідропосту Деражне у період 1963–1989 рр. – 1,8 кг/с, у період 1990 –1997 рр. – 0,8 кг/с.
· синхронність багаторічних режимів стоку води і наносів характерніша для гідропосту Деражне; в Ямполі з кінця 80-их рр. залежність витрат наносів від витрат води послаблюється; в окремі часові проміжки на обох гідропостах спостерігається обернена залежність зазначених показників.
· середня величина каламутності за багаторічний період на гідропосту Ямпіль у 3,9 рази вища, ніж на гідропосту Деражне; у часовій зміні каламутності, як і витрат наносів, спостерігається деякий поділ на періоди з відмінними середніми значеннями показника. У період 1967 – 1989 рр. середнє багаторічне значення каламутності води в Ямполі становить 176,6 г/м3, у період 1990 – 2003 рр. – 26,4 г/м3; для гідропосту Деражне відповідно до вказаних часових періодів показники каламутності становлять 40,1 г/м3 і 23,5 г/м3);
вагомий вплив на часову динаміку показників каламутності та витрат наносів має антропогенне навантаження (будівництво регуляторних гідротехнічних споруд, зростання навантаження, рівнів меліорованості й розораності водозбору, поселенського і транспортного
· тощо), свідченням чого є низький ступінь кореляції параметрів функціонування з метеорологічними показниками;
· річний режим каламутності на обох гідропостах нерівномірний: найвищі значення каламутності спостерігаються в березні (під час весняної повені) і в червні (під час літніх злив); найменшими вони є взимку.
Просторово-часовий аналіз поперечних профілів русла р. Горинь та кривих витрат у період з 1974 до 2004 р. свідчить, що у досліджуваних створах у цілому переважають ерозійні процеси над акумулятивними, однак інтенсивність їх прояву різна: найбільш помітні вертикальні деформації, пов’язані із врізанням русла, характерні для гідростворів у смт. Ямпіль та смт. Оженін (Волино-Поділля) (для прикладу: у період з 1974 до 1983 рр. інтенсивність ерозії становила відповідно 56 і 89 мм/рік); русло річки в смт. Деражне характеризується більшою стабільністю як протягом кожного окремого року, так і за багаторічний період, хоча і тут спостерігається тенденція до врізання русла (темп ерозії у період з 1974 до 1983 рр. складає 21 мм/рік). Щодо горизонтальних деформацій, то вони інтенсивно проявляються як у поліській частині басейну, так і у волино-подільській (на відтинку річки від Ямполя до Деражного середня інтенсивність горизонтальних деформацій коливається в межах 1,37-1,9 м/рік).
У п’ятому розділі “Шляхи оптимізації геоекологічного стану річкової і басейнової системи Горині”, спираючись на отримані результати досліджень, керуючись “Водним кодексом України”, Законом України “Про охорону навколишнього природного середовища”, Законом України № 2988-ІІІ В “Про загальнодержавну програму розвитку водного господарства України, нами обґрунтовано комплекс заходів, спрямованих на оптимізацію геоекологічної ситуації в річковій системі Горині та її басейні.
Головними заходами з оптимізації режиму функціонування басейнової системи є агромеліоративні (розробка і впровадження комплексних протиерозійних схем у басейнах річок, реалізація яких зменшила б надходження наносів у водотоки; найбільш актуальними ці заходи є у верхніх частинах басейнів річок Путилівки, Стубли, Усті, у басейні верхньої та середньої течії р. Замчисько, у басейнах річок Горинька, Жердь-Жирак, Полква і безіменних допливів Горині, що в межах Гощанського плато); фітомеліоративні (збільшення кількість фітонасаджень, насамперед, у верхів’ях річок, на привододільних, стрімкосхилових та інших ерозійно небезпечних ділянках; збільшення лісистості водозборів до 25-30 % (зокрема, в басейнах лівого допливу р. Горинь, що поблизу с. Мочулище Дубровицького району Рівненської області, річок Бережанка, Вирка, Мельниця, Вілія, Жердь-Жирак, Полква), створення та повсюдне відновлення водоохоронних зон і берегозахисних смуг, безумовне дотримання положень “Водного кодексу України” щодо цих територій); гідротехнічні (берегоукріплення, укріплення існуючих дамб і створення нових, більш надійних та досконалих конструкцій (ці заходи є доцільними для р. Горинь у межах Волино-Поділля), облаштування джерел, що живлять річки (насамперед це стосується р. Бендзюрівка, правого допливу поблизу с. Дібровка Ізяславського району Хмельницької області); інвентаризація відкритих гідромеліоративних каналів в межах основних осушувальних систем басейну Горині (басейни річок Вирка, Мельниця, Зульня, Бережанка) для виявлення ефективності та, відповідно, доцільності їхнього використання; розчищення ділянок русел із метою боротьби з їх замуленням, заростанням і засміченням (ліві допливи Горині поблизу с. Бугрин Гощанського району Рівненської області, праві допливи біля сіл Варварівка, Радошівка Хмельницької області, р. Калинівка тощо).
ВИСНОВКИ
Еколого-геоморфологічне дослідження річкової системи Горині та її підсистем дозволяє констатувати:
1. Схема еколого-геоморфологічного аналізу ФБС Горині, алгоритми аналізу її структури і функціонування, які були апробовані у роботі, відображають основні етапи і кроки проведених досліджень. Вони дали змогу інтегрувати наявну інформацію про стан ФБС Горині, виявити тенденцію його змін протягом 75-ти років ХХ ст., обґрунтувати систему природоохоронних заходів, орієнтованих на оптимізацію функціонування цієї річкової системи та геоекологічної ситуації в межах її басейну.
2. Структура річкової системи Горині характеризується значними змінами впродовж досліджуваного періоду. Трансформаційно-деградаційні процеси проявилися на всіх її рівнях: у річковій системі Горині в цілому; в її підсистемах (річкових системах нижчих рангів); змін зазнали також і водотоки як елементарні складові гідромережі. Про це свідчать параметри кількості та довжини водотоків у річкових системах на різночасових етапах та їх зміни за досліджуваний період.
3. За ступенем та характером прояву структурних змін у річкових підсистемах досліджуваного водозбору здійснено районування басейну Горині, яке свідчить, що для переважної більшості річкових систем (81,3 % від загальної кількості основних річкових систем басейну) характерними є процеси прогресивної трансформації – збільшення кількості водотоків та сумарної довжини річкових систем за рахунок будівництва меліоративних каналів. У деяких річкових системах Волино-Поділля спостерігається регресивна трансформація – відмирання водотоків низьких порядків і, як результат, зменшення кількості річок та їх сумарної довжини у річкових системах.
4. Функціонування річкової системи Горині у різних частинах річкового басейну істотно відрізняється за величинами середньорічного, максимального, мінімального стоку, середньорічних витрат наносів і каламутності; відмінними є річний та багаторічний режими стоку води і наносів; причиною цього є територіальні відмінності у фізико-географічних умовах басейну, параметрах структури річкової системи й особливостях природокористування в різних частинах водозбору.
5. Стік води і наносів є головними чинниками розвитку вертикальних та горизонтальних деформацій русла р. Горинь. Найяскравіше останні проявляються на Волино-Подільському його відтинку, чому сприяють особливості геолого-геоморфологічної будови річкової долини та водного режиму річки в цій частині басейну.
6. Між функціонуванням і структурою річкової системи існують причинно-наслідкові зв’язки: зміна структури гідромережі (відмирання водотоків) може бути викликана порушенням умов функціонування (зменшення транспортуючої здатності водотоку, збільшення наносів та їх акумуляція, зменшення водності річки) і навпаки – такі характеристики функціонування як стік води і наносів, їх режими можуть змінюватися в результаті зміни структури річкової системи (збільшення кількості та довжини водотоків унаслідок меліоративних робіт тощо).
7. Структура та функціонування річкової системи Горині залежать від впливу природних та антропогенних чинників. Формування первинної гідромережі, беззаперечно, зумовлене природними чинниками, однак найбільш яскраві зміни її будови і функціонування (особливо у другій половині ХХ ст.) викликані втручанням людини у русла та руслові процеси і природокористуванням у межах водозбору. Інтенсивне зростання кількості водотоків та, відповідно, їх сумарної довжини в річковій системі зумовлене будівництвом меліоративних каналів. Скорочення кількості водотоків у деяких річкових системах були викликані як безпосереднім втручанням людини у функціонування річки (штучним від’єднання окремих структурних частин гідромережі), так і опосередкованим впливом (висихання, замулення, евтрофікація водотоків і, зрештою, їх відмирання – результати нераціонального природокористування на водозборі). Наслідком антропогенного втручання у функціонування річки є зменшення тісноти взаємозв’зків між гідрологічними характеристиками та метеоумовами, які є визначальними у формуванні річкового стоку.
8. Вплив антропогенних чинників на структуру і функціонування річкової мережі Горині є не тільки домінуючим, а й зростаючим упродовж усього досліджуваного періоду (1925 – 2000 рр.). Про це свідчать:–
зменшення лісистості на переважній ( 55,76 % території) частині басейну за цей час. При цьому на 2,52 % території зменшення лісистості особливо значне – на 20 – 40% і більше; –
зростання поселенського навантаження: фоновий показник зростання густоти населених пунктів становить 0-10 % і займає 84,21 % території водозбору. Найвищі показники (20-40 % і більше) характерні для адміністративних та основних господарських центрів басейну; –
зростання транспортного навантаження: у період з 1925 до 2000 рр. на 94,16 % площі басейну густота автомобільних доріг з
