Оценка экологического состояния водоохранных зон русловых водохранилищ с использованием данных дистанционного зондирования

Водоохранные зоны являются одним из значимых видов экологических зон, создаваемых для предупреждения вредного воздействия хозяйственной деятельности и предотвращения загрязнения водных объектов. (Водный кодекс РФ, 2006 г.). В работе представлены результаты использования спутниковых данных высокого разрешения (ИСЗ GeoEye, 2014 г.) для изучения роста антропогенной нагрузки на прибрежную зону Иваньковского водохранилища - крупнейшего источника водоснабжения Московского мегаполиса. За последние десятилетия в результате активного освоения вдольбереговых территорий (массовой застройки коттеджами, рекреационными объектами, выделением земель под садовые товарищества и пр.) экологическое состояние водохранилища ухудшилось. В настоящее время Иваньковское водохранилище по оценкам гидробиологов относится к эвтрофным водоемам, для которых характерно активное зарастание мелководий высшей водной растительностью, масштабное цветение воды, заиление, ухудшение качества воды (Кирпичникова, Курбатова, 2017). Этому способствует поступление с прибрежных территорий увеличенного количества органических веществ. Возможность достоверной оценки количества поллютантов, исходящих от различных неконтролируемых источников загрязнения, как правило, отсутствует, поскольку систематический контроль над их поступлением не существует. Дефицит регулярных гидрологических и гидрохимических наблюдений ограничивает возможность оперативного контроля за состоянием водоохраной зоны водохранилища и выявлением очагов загрязнения. Косвенное решение этой задачи возможно при привлечении крупномасштабных спутниковых изображений и использовании осредненных экспертных данных, полученных экспериментальным путем на различных локальных опытных полигонах.
Исследования проводились в рамках единой системы “водосбор-водоток-береговая зона-водоем”, поскольку негативные процессы и явления, происходящие на водосборе, могут проявляться в нижнем течении реки, в ее дельте, на прилегающей береговой территории и в акватории водоема, аккумулируя поступающие загрязнения. Целью комплексного космического мониторинга являются наблюдение и контроль за возникновением и развитием опасных, кризисных и чрезвычайных ситуаций природного или техногенного характера в замыкающем водоеме и его береговой зоне (Курбатова, 2012).
Работа выполнялась с помощью информационной системы Quantum GIS, позволившей осуществить создание и редактирование цифровых карт, обработку данных ДЗЗ, получение синтезированных изображений для обновления и детализации содержания цифровых топографических карт, выделения зон непосредственного и косвенного влияния природных и социальных объектов на водохранилище. Общая площадь района исследования, включающая водосборы боковых притоков, составила 348 км2. Получены качественные и количественные изменения антропогенной нагрузки (с 1980-2014 гг.) как по конкретным водосборам малых рек, впадающих в водохранилище, так и для 2-х километровой полосы вдоль побережья. Выявлен рост площадей городских, сельских поселений и рекреационных объектов за последние годы. Выполнена оценка степени антропогенной нагрузки на различные участки водотоков и выявлены основные источники загрязнения, оказывающие негативное воздействие на качество поверхностных вод. По космическим изображениям проведено районирование каждого водосбора по степени антропогенной нагрузки с выделением ненарушенных (ООПТ, леса, болота), слабо нарушенных (луга, сенокосы, пастбища), интенсивно нарушенных земель (пашни) и определены их площади. Эти данные использовались для получения приближенных значений поступления загрязняющих веществ (на основании экспертных оценок) для выявления негативного вклада селитебной и хозяйственной нагрузки каждого водосбора в загрязнение водохранилища.
Представленный подход к организации спутникового мониторинга антропогенного влияния на побережье водоема показал целесообразность и эффективность его проведения в условиях дефицита наземных данных. Дальнейшее повышение точности экспертных оценок позволит получить более корректные значения различных количественных и качественных характеристик загрязняющих веществ, поступающих в Иваньковское водохранилище.