Анотація до роботи:

Ободовський О.Г. Регіональний гідролого-екологічний аналіз руслових процесів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук за спеціальністю 11.00.07 – гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2002.

Обгрунтовані і сформульовані теоретичні основи гідролого-екологічного аналізу руслових процесів з виділенням ієрархії їх чинників та розробленням його структури. Виконані дослідження процесів руслоформування дозволили встановити критеріальні залежності щодо оцінки вертикальних і горизонтальних руслових деформацій та руслоформуючих наносів. Здійснена практична реалізація ерозійного показника стійкості русел для річок України. Розроблені і апробовані основні положення стосовно екологічно допустимих витрат і екологічно необхідного стоку як основних критеріїв оцінки гідролого-екологічного стану русел. Запропоновані основні методичні аспекти досліджень руслових процесів у нижніх б’єфах ГЕС та виконана їх практична реалізація в зонах виклинювання підпору дніпровських гідровузлів. Розроблені і апробовані основні положення гідролого-екологічного аналізу руслових процесів на річках Закарпаття з виділенням класифікації паводків на гірських річках. Здійснено науково-методичне обгрунтування рекомендацій і заходів щодо покращення умов руслоформування на річках України.

1. Аналіз проблеми стосовно гідролого-екологічної оцінки руслових процесів засвідчив, що її стан досить далекий від всебічного вивчення причинно-наслідкових зв’язків і закономірностей. Разом з тим існуючі наукові надбання вітчизняних і зарубіжних авторів створили передумови для осмислення і формування теоретико-методологічної концепції та розробки основ регіонального гідролого-екологічного аналізу руслових процесів. Основою до створення концептуальних положень регіонального гідролого-екологічного аналізу слугувала розробка, з врахуванням існуючих підходів, нової структури чинників руслових процесів, яка включає як природні, так і антропогенні аспекти процесів руслоформування з виділенням видів їх прояву.

Екологічне руслознавство відображає екологічні аспекти руслових процесів в їх природному та видозміненому господарською діяльністю стані. Саме дослідження цих станів, що виражені через взаємодію певних чинників, склало основу для розроблення теоретичних положень гідролого-екологічного аналізу руслових процесів. Запропонований алгоритм гідролого-екологічного аналізу є достатньо уніфікованим для реалізації на різних водних об’єктах, формування банку інформації стосовно руслових процесів, оптимізації моніторингових спостережень, розробки системи заходів щодо покращення екологічної ситуації в руслі.

2. Одним із основних питань у дослідженні руслових процесів є аналіз руслових деформацій. Дослідження вертикальних руслових деформацій на річках України засвідчили тенденцію до “врізання” більшості русел річок зони мішаних лісів і Лісостепу і зростання відміток дна в річках степової зони. Для більш об’єктивної оцінки цих процесів запропонований безрозмірний показник DН/h_ЕДВ, який може виступати критерієм у функції із сортованістю алювію D(d₅₀/d₉₅), тобто величин відносного просідання рівня води в залежності від просторово-часової зміни відносної крупності донних наносів.

Оцінка горизонтальних руслових деформацій засвідчила наявність зв’язків їх прояву як від умов руслоформування, так і від водності річок. Для аналізу інтенсивності цих деформацій встановлені критеріальні залежності щодо оцінки зміни деформованості русел В/z_сер і відносної ширини русла В/h від руслоформуючої діяльності потоку Q_фр/Q_ЕДВ і забезпеченості руслоформуючих витрат води Р_Qфр, для рівнинних річок України. В умовах вільного розвитку руслоформування наведені залежності характеризуються лінійними зв’язками, а в обмежених умовах – вони не прослідковуються, що пов’язано з особливостями морфології русел.

Аналіз просторово-часової динаміки руслоформуючих наносів показав, що на більшості рівнинних річок України в сучасних умовах, крім деяких річок басейнів Дністра, Сіверського Дінця і річок Приазов’я, має місце тенденція до зменшення розмірів частинок донних наносів. Критеріальна оцінка зміни сортованості алювію d₅₀/d₉₅ в залежності від показника водності Q_о/Q_фр дозволила встановити для вільномеандруючих русел річок зворотні лінійні зв’язки, а для умов обмеженого розвитку руслових деформацій – ступеневий розподіл вказаної функції, який характеризується зростанням неоднорідності складу донних наносів із зменшенням показника водності.

3. Запропонований ерозійний показник стійкості русла (Ло) найбільш реально відображає умови інтенсивності прояву горизонтальних руслових деформацій. В просторово-часовому аспекті цей показник характеризується наступними змінами: для більшості розглянутих річок України, які протікають як в умовах вільного, так і обмеженого розвитку руслових деформацій, спостерігається зростання стійкості їхніх русел. Це стосується 61% всіх досліджених водотоків. Основними причинами цього є надмірне надходження продуктів ерозії в русла річок, затухання процесів меандрування, зарегульованість стоку, коливання водності тощо.

Застосування цього показника засвідчило його неоднозначність для різних умов руслоформування , що відображено в шкалі стійкості русел рівнинних річок. Класифікація русел річок України за умовами стійкості показала, що на стійкі і відносно стійкі русла припадає 66,1% всіх розглянутих ділянок річок, а на нестійкі і відносно нестійкі - 33,9%.

4. Обгрунтована та реалізована на річках України методика визначення екологічно допустимих витрат води, яка базується на врахуванні гідравлічних особливостей водотоків і процесах взаємодії потоку і русла. Результати розрахунків ЕДВ дали можливість розробити схему районування території України за умовами проходження цих витрат, яка дозволяє оцінювати їх в регіональному аспекті. Крім цього, виявлені певні закономірності впливу екологічно допустимих витрат на показники гідрохімічного режиму річкових вод, які характеризують покращення класу їх якості при проходженні ЕДВ. Разом з тим ЕДВ можна використовувати певним чином і як індикатор гідробіологічного режиму річок, а саме, для оцінки умов розвитку форм деяких річкових біоценозів, в тому числі і заростання русел.

5. На базі оцінки екологічно допустимих витрат води сформульовані основні положення та розроблена методика визначення екологічно необхідного стоку. Реалізація цієї методики на річках України дозволила обгрунтувати основні параметри ЕНС для років різної забезпеченості (50%, 75%, і 95%) стосовно цих водних об’єктів. Таким чином пріоритетною в оцінці гідроекології русел рівнинних малих і середніх річок є нижня межа ЕНС, яка відповідає, як правило, маловодним періодам. Одержані результати були покладені в основу оцінки гідролого-екологічних умов прояву руслових процесів і класифіковані за чотирма основними ознаками: 1) сприятливі; 2) відносно сприятливі; 3) відносно несприятливі і 4) несприятливі. Виявлено, що лише 32,5% всіх розглянутих річок мають сприятливі і відносно сприятливі умови руслоформування (з них 18% - сприятливі). Разом з тим 67,5% всіх досліджених водотоків характеризуються відносно несприятливими і несприятливими умовами (35% припадає на несприятливі), що призводить до збільшення екологічної напруженості в системі “потік-русло” цих річок.

6. Характеристика нижніх б’єфів, розташованих у зонах виклинювання підпору каскаду дніпровських водосховищ, дозволила розробити схему типізації цих зон та оцінити їх ключові ділянки за характером руслових процесів з урахуванням особливостей їх прояву. З метою детального аналізу і класифікації цих зон запропонована методика проведення їх гідроморфологічного районування, застосування якого дає можливість уточнити межі зон транспорту наносів, виявити найбільш небезпечні ділянки прояву руслових деформацій, намітити заходи щодо регулювання русла та покращення гідроекологічної ситуації в ньому.

Важливим, з точки зору оцінки процесів руслоформування в ЗВП, є визначення швидкості добігання хвилі попуску та її розпластування під час роботи ГЕС. З цим процесом пов’язані умови прояву (дискретність) та інтенсивність руслових деформацій, вплив потоку на гідротехнічні споруди, умови судноплавства в нижніх б’єфах та абіотичні умови функціонування водних екосистем. Розроблена методика оцінки хвиль попусків в ЗВП реалізована при дослідженнях у нижніх б’єфах чотирьох водосховищ, що дало можливість визначити основні гідравлічні параметри потоку під час попусків при різних режимах роботи ГЕС.

В залежності від активності руслових деформацій та характеру транспорту наносів в ЗВП виділені три зони – ерозійна, ерозійно-акумулятивна і акумулятивна, в яких спрямованість та інтенсивність руслових процесів має суттєву диференціацію.

Отримані результати були покладені в основу створення системи моніторингу руслових процесів у нижньому б’єфі Канівської ГЕС.

7. Детальний аналіз умов і чинників формування русел гірських річок Закарпаття дозволив виділити основні з них, а саме: надмірну кількість з великою інтенсивністю випадіння атмосферних опадів, наявність активних екзогенних процесів (зсуви, селі) в регіоні, недосконалу технологію вирубування лісів, невірне компонування протипаводкових та берегорегулюючих споруд, нераціональне використання пасовищ.

Встановлено, що критеріально величину транспортуючої здатності потоку можна виразити через руслоформуючі витрати води. Крім цього виявлено, що поняття “руслоформуюча витрата” тісно пов’язана з оцінкою стійкості русел гірських річок і ступенем бурхливості потоку.

Враховуючи оцінку структурних рівнів стосовно систем “потік-русло”, швидкісні показники потоку, забезпеченість витрат води, процеси утворення різнорангових руслових форм, ступінь дії потоку на процеси руйнування різних споруд та умови взаємодії руслового і заплавного потоків, запропонована класифікація паводків на гірських річках за умовами прояву руслових процесів та їх впливу на господарську діяльність. В ній виділено п’ять основних типів паводків, які мають чітку ієрархічну послідовність у формах їх впливу на русло. Застосування основних положень цієї класифікації дозволяє систематизувати підходи до реалізації низки протипаводкових заходів і закласти систему моніторингу руслових процесів на гірських річках.

Оцінка вертикальних руслових деформацій на річках Закарпаття показала, що найбільші просідання рівнів води спостерігаються в місцях інтенсивного видобутку руслового алювію при загальній тенденції до зростання величини врізання русел у верхів’ях гірських річок. Виявлений чіткий зв’язок між плановими деформаціями і типами гірських русел. Найстійкішими до бокового розмиву є поріжно-водоспадні русла, а найяскравіше цей процес проявляється на розгалужених ділянках русел при виході з гір.

На основі попереднього аналізу “гірського” руслоформування основним критерієм гідролого-екологічного стану русел цих річок встановлена “верхня” межа екологічно допустимих витрат, яка оконтурюється руслоформуючими витратами води. Проходження цих та вищих за них витрат порушує стійкість русла, змінює його тип, руйнує інженерні споруди, впливає на якість води і річкову біоту та порушує умови життєдіяльності людей і може виступати головним індикатором гідролого-екологічних умов руслоформування.

8. Отримані результати дозволили розробити ряд практичних рекомендацій щодо заходів по покращенню умов руслоформування на річках України. Всі вони розділені на першочергові і перспективні. Перші стосуються проведення термінових заходів по відновленню і покращенню вказаних умов, другі - пов’язані з розробленням і впровадженням методів по зменшенню негативного впливу річкових потоків, стабілізації і відновленню екологічного стану русел. Для їхньої реалізації використаний територіально-басейновий підхід.

Окремою є розробка науково-методичного обгрунтування заходів по регулюванню русел гірських річок. В них в першочерговому і перспективному виконанні зконцентровані основні проблемні питання та методи їх вирішення стосовно протипаводкових дій, які базуються на комплексному науково-методичному аналізі підходів щодо регулювання русел гірських річок.

Публікації автора:

Монографії, навчальний посібник

1. Малі річки України / За редакцією А.В.Яцика. Руслові процеси – К.: Урожай, 1991. – С.144-150 (співавтор Є.С.Цайтц).

2. Руслові процеси. Навчальний посібник. – К.: РВЦ Київський університет, 1998. – 134 с.

3. Київ, як екологічна система: природа-людина-виробництво-екологія. Поверхневі води Києва – К.: Центр екологічної освіти і інформації, 2001. – С. 163-194 (співавтор В.К.Хільчевський).

4. Гідролого-екологічна оцінка руслових процесів (на прикладі річок України). – К.: Ніка-Центр, 2001. – 274 с.

Статті

5. Руслоформирующие расходы воды рек Крымского полуострова // Вісник КДУ. Географія.- 1984. – Вип.26.- С. 59-64 (співавтори Є.С.Цайтц, О.О.Гуменний).

6. Вплив руслоформуючих витрат води на формування русел середніх і малих річок Української РСР // Вісник КДУ. Географія.- 1990. - Вип. 32.- С.23-29 (співавтори С.М.Лисогор, Є.С.Цайтц).

7. Исследования гидрологических факторов русловых процессов на реках Украины // Эрозионные и русловые процессы . Материалы координационных совещаний вузов 1986-1990. – Луцк, 1991. – С.43-52 (співавтор Є.С.Цайтц).

8. Руслоформирующая деятельность рек равнинной части Украины и ее экологический аспект // Экологические проблемы эрозии почв и русловых процессов. – М.: МГУ, 1992. – С.134-141.

9. Методические аспекты обоснования экологически допустимых расходов воды (на примере рек Украинского Полесья) // Физ. география и геоморфология.- 1992. – Вып. 39.- С.47-53 (співавтор О.М.Петрук).

10. Обеспечение гарантированной глубины для прохождения крупнотоннажными судами участка Днепродзержинская ГЕС – г.Днепропетровск // Речной транспорт.- 1992. – Вып. 1-2.- С.27-29 (співавтори Є.С.Цайтц, Г.І.Поплевичев).

11. Руслоформирующая деятельность рек в бассейне Днепра и ее экологические аспекты // Проблемы экологической оптимизации землепользования и водохозяйственного строительства в бассейне р.Днепр. Материалы межрегиональной конференции – К.- 1992. – Вып. 2.- С.58-62 (співавтори Є.С.Цайтц, Р.С.Чалов, О.В.Чернов).

12. Определение просадки уровня воды при разработке руслового карьера // Метеорология, климатология, гидрология. –Киев - Одесса: Вища школа.- 1993. – Вып. 29.- С.123-127 (співавтор Є.С.Цайтц).

13. Оцінка стійкості русел річок Українського Полісся // Вісник Київського університету. Географія.- 1995.- Вип. 41. – С.142-151 (співавтори Є.В.Луконін, І.П.Шуляренко).

14. Загальна характеристика водосховищ Дніпровського каскаду // Рекомендації щодо поліпшення екологічного стану прибережних територій дніпровських водосховищ. – К.- 1996 (с. 5-12). ( співавтор С.А.Дубняк).

15. Співставлення крупномасштабних картографічних матеріалів для виявлення інтенсивності руслових деформацій річок басейну Дніпра // Картографія та вища школа. – К.- 1996. – Вип. 1.- С.13-14 (співавтор І.П.Шуляренко).

16. Оцінка екологічно необхідного стоку (на прикладі річок басейну Дніпра) // Вісник Київського університету. Географія .- 1997.– Вип. 42.- С.57-61 (співавтори О.В.Сукач, І.П.Шуляренко).

17. Гідроекологічні особливості руслових процесів річок (на прикладі річок басейну Дніпра) // Водне господарство України.- 1997.- №3. – С.17-19.

18. Вплив осушувальних меліорацій на руслоформуючу діяльність річок Українського Полісся // Меліорація і водне господарство. – К.- 1998.- №85. – С.95-99.

19. Оцінка руслових процесів р.Тересви з метою обгрунтування комплексу протипаводкових заходів та експлуатації водогосподарських об’єктів // Водне господарство України.- 1998.–№5-6.- С.31-33 (співавтори Є.С.Цайтц, В.В.Гребінь, В.В.Онищук, О.М.Козицький).

20. Особливості гідрологічного режиму і руслових процесів у нижньому б’єфі Канівської ГЕС // Вісник Київського університету. Географія.- 1999.- Вип. 44. – С.40-45 (співавтор В.В.Гребінь).

21. Гідроекологічні особливості формування русел річок України // Вісник Київського університету. Географія .- 1999.- Вип. 45. – С.58-61.

22. Динаміка руслових деформацій річок Закарпаття // Екологічні та соціально-економічні аспекти катастрофічних стихійних явищ у Карпатському регіоні (повені, селі, зсуви). Матеріали міжнародної конференції – Рахів. – 1999. – С.252-256 (співавтори Є.С.Цайтц, В.В.Гребінь, В.В.Онищук).

23. Паводок 1998 р. на Закарпатті: рекомендації по відновленню гідроекологічного стану річок // Водне господарство України.- 1999. - №3-4.- С.12-15 (співавтори В.В.Гребінь, В.В.Онищук, О.М.Козицький).

24. Сучасні підходи до визначення стійкості річкових русел // Меліорація і водне господарство.- 1999 . - №86. – С.105-112 (співавтор І.П.Шуляренко).

25. Оцінка стійкості русел і класифікація паводків гірських річок // Україна та глобальні процеси: географічний вимір. Збірник наукових праць VIII з’їзду УГТ. Луцьк: Вежа.- 2000. – Т. 2.- С.205-209.

26. Динаміка параметрів поперечних перерізів русла в басейнах головних річок України // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія.- 2000. – №1.- С.162-166 (співавтори Є.С.Цайтц, О.В.Сукач).

27. Исследование русловых процессов реки Тересвы с целью обоснования комплекса противопаводковых мероприятий // Стаціонарні та експериментальні дослідження сучасного рельєфоутворення. – Львів: ВЦ ЛНУ ім. Івана Франка, 2000. – С.41-47 (співавтори Є.Цайтц, В.Гребінь, В.Онищук, О.Козицкий).

28. Структура чинників руслових процесів // Картографія та вища школа. – К.- 2001. – Вип.5. - С.50-57.

29. Определение гидравлических сопротивлений в руслах рек и каналов // Меліорація і водне господарство. -2001. – Вип. 87.- С.127-131 (співавтор Є.С.Цайтц).

30. Дослідження руслового режиму річок України // Вісник Київського університету. Географія.- 2001. – Вип.47.- С.45-49.

31. Організація моніторингу гідрологічного режиму і руслових процесів Дніпра в районі Канівського заповідника // Заповідна справа в Україні. -2001. – Т.7, вип. 1.- С.59-64 (співавтор В.В.Гребінь).

32. Гідроекологічна та економічна оцінки збитковості катастрофічних паводків на річках Закарпаття // Економічна та соціальна географія. - 2001. – Вип.50.- С.130-134 (співавтор В.В.Онищук).

33. Концептуальні положення гідроекологічної оцінки прояву руслових процесів // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. - 2001. –Т.2.- С.146-156.

34. Аналіз просторово-часової динаміки руслоформуючих наносів у річках України // Географія і сучасність.- 2001.- Вип.6. – С. 81-89.

35. Оцінка вертикальних руслових деформацій на рівнинних річках України // Захист довкілля від антропогенного навантаження. – Харків-Кременчук.- - 2001. – Вип. 5(7).- С. 49-57.

36. Оцінка стійкості русел річок України // Економічна та соціальна географія.- 2001. – Вип. 51.- С. 107-115.

Тези доповідей

37. Методика определения экологически допустимых расходов воды как фактора руслоформирующей деятельности рек // Тезисы докладов Межвузовского координационного совещания по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Ташкент. ТГУ. – 1991- С.64-66.

38. Экологические особенности проявления русловых процессов на реках Украины // Девятое межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Тезисы докладов. Брянск: БПИ. – 1994. – С.107-108.

39. Обгрунтування екологічно необхідного стоку на прикладі річок басейну Дніпра // Проблеми ефективного використання водних ресурсів та меліорації земель. – К.- 1996. – С.33-34.

40. Моніторинг руслових процесів та їх гідроекологічних характеристик у зонах виклинювання підпору на водоймищах Дніпра // ІІ з’їзд Гідроекологічного товариства України. Тези доповідей .- К.- 1997. – Т. ІІ. - С.227-228 (співавтор Є.С.Цайтц).

41. Гидроэкологическая оценка русловых процессов рек бассейна Днепра в пределах Украины // Тринадцатое межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, устьевых и русловых процессов. Тезисы докладов. Псков: МГУ, ПГИ, -1998. – С.135-136.

42. Предупреждение и борьба с катастрофическими паводками на реках Карпатского региона // Фундаментальные прикладные проблемы мониторинга и прогноза стихийных бедствий. Материалы международного научно-технического семинара. – К. – 1999. – С.93.

43. Влияние экологически допустимых расходов на качество речных вод бассейна Нижнего Днепра // Пятнадцатое межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Тезисы докладов Волгоград-Москва. - 2000. – С.138-139. (співавтори В.М.Савицький, О.В.Сукач).