Введение 4
Глава 1. Подземные воды как объект геоэкологических исследований 7
1.1 Основные понятия гидрогеологии и геоэкологии 7
1.2 Методика изучения вертикальной структуры ландшафтов13
Глава 2. Условия формирования и запасы подземных вод на территории Каменского района 21
2.1 Влияние геоморфологических условий и геологического
строения на формирование подземной гидросферы 21
2.2 Использование подземных вод 29
Глава 3. Подземные вод в ландшафтах Каменского района 35
3.1. Геоэкологические особенности подземной гидросферы
Каменского района 35
3.2. Роль подземных вод Каменского района в
ланшафтогенезе Каменского района 38
3.3 Экологическое состояние подземных вод Каменского
района 44
Глава 4. Внеурочная деятельность обучающихся при изучении темы «Геоэкология подземной гидросферы» курса «Моя малая родина», 6 класс 47
Заключение 57
Список использованных источников 59
В последнее время заметно обострились противоречия между экологическими условиями и экономическими интересами общества. Следует отметить, что вся хозяйственная деятельность человека развёртывается на земной поверхности, поэтому учёт данных о рельефе крайне необходим для познания природной среды в целом, для понимания отдельных её компонентов и взаимоотношений между ними, для формирования и функционирования ландшафта. Проблема анализа взаимосвязи рельефа и подземных вод стоит на стыке наук, в этом ее сложность, из которой следует необходимость использования комплекса методов исследования. В настоящее время разработана система методов и приемов, которые позволяют использовать параметры рельефа земной поверхности для решения гидрогеологических задач.
Актуальность. Подземные воды - компонент природы в природном комплексе, генетически и динамически связанный с геологическим строением, рельефом и климатом. Подземные воды являются нижней границей геосистемы. Причем, нижняя граница геосистемы низшего ранга (фации, урочища) - грунтовые воды, а геосистем ранга местность, ландшафт - межпластовые воды. Это необходимо учитывать при геоэкологическом анализе подземной гидросферы. Геоэкологические исследования подземной гидросферы призваны изучить закономерности изменения гидрогеологических условий в процессе хозяйственной деятельности человека, разработать методы оценки состояния подземных вод, прогнозировать последствия хозяйственного вмешательства в природную среду, обосновать допустимые техногенные нагрузки на подземные воды, их охрану и рациональное использование.
Подземные воды играют большую роль в водоснабжении жителей Пензенской области, т.к. ресурсы поверхностного стока на территории области недостаточные. В пределах области, расположенной на западных склонах Приволжской возвышенности крупных рек нет. Пресные подземные воды в сравнении с поверхностными имеют более высокое качество и защищенность от поверхностного загрязнения, поэтому, в условиях нарастающей техногенной нагрузки, широко используются на территории области как источник питьевого централизованного водоснабжения. Длительное нерациональное использование водных ресурсов привело к тому, что снизилось качество и уменьшились запасы подземных вод. Для разработки мероприятий по стабилизации геоэкологической ситуации в подземной гидросфере необходимо познание закономерности взаимосвязи экологических и гидрогеологических процессов, происходящих в подземной гидросфере. В связи с этим особую важность приобретает стратегия научно-обоснованного водохозяйственного, ландшафтно-гидрогеологического устройства подземной гидросферы и мероприятия по рациональному использованию охраны ресурсов подземных вод. Кроме того, изучение первого от поверхности земли горизонта грунтовых вод позволяет провести анализ развития процесса подтопления территорий, оползневых и карстовых явлений. Особенно большое значение имеет исследование подземной гидросферы на локальном уровне.
В качестве объекта исследования в данной работе выбраны ландшафтные воды в пределах Каменского района Пензенской области. Положение в пределах северных склонов Керенско-Чембарской возвышенности с сильно пересеченным рельефом способствует хорошей дренированности и связи атмосферной влаги с подземными водами. Литогенная основа ландшафтов представлена большим разнообразием: лессовидные суглинки, валунные суглинки морены, коренные отложения меловых песков и опок, древнеаллювиальные отложения. Это сказывается на разнообразии свойств подземных вод. В пределах Каменского района множество родников различающихся дебедом и химическим составом. Неподалеку от г. Каменка на склоне реки Атмис расположен родник Кувака, известный высоким качеством питьевой воды. Однако, в последнее время происходит ухудшение качества подземных вод и уменьшение их запасов, что связано с ухудшением экологического состояния ландшафтов. Этим объясняется актуальность данной темы.
Предмет исследования данной работы является анализ уровня залегания, динамики и состояния подземных вод в различных ландшафтных условиях.
Цель работы - выявить геоэкологические особенности подземной гидросферы Каменского района Пензенской области и показать возможность использования результатов работы в научно-исследовательской деятельности школьников.
Для достижения цели последовательно решались следующие задачи:
1) изучить теоретико-методические подходы пространственного геоэкологического анализа подземной гидросферы;
2) изучить ландшафтную структуру территории Каменского района и выявить роль подземных вод в формировании геосистем;
3) выявить геоэкологические особенности подземной гидросферы в пределах исследуемой территории;
4) показать возможность использования результатов исследований в школе.
Методы исследования и исходные материалы. Методологической основой данной работы явились концепция генетического единства геосистем, разработанная российскими ландшафтоведами (Алманд Д.Л., Гвоздецкий, Исаченко А.Г., Мильков Н.Ф. и др.) [8]. Методика анализа вертикальной структуры ландшафтов на региональном уровне показана в работах ученых МГУ им Н.П. Огарева г. Саранска [10].
Исходными материалами для геоэкологического анализа подземной гидросферы территории Каменского района явились опубликованные материалы по гидрогеологической изученности территории Пензенской области доцента Медведевой Н.Г. и другие географические данные [15]. Анализ морфологической структуры ландшафтов проводился на основе дешифрирования космических снимков с использованием геопортала Google Earth. Визуализация результатов исследования проводилась с использованием ГИС-технологий, в программе QGIS. Основным методом при выявлении роли подземных вод в ландшафтогенезе явился сравнительно-географический.
Практическая значимость данной работы заключается в возможности использования ее результатов для управления водными ресурсами на уровне административного района. Использование материалов данной работы возможно в школе при руководстве научно-исследовательской деятельностью учеников, а также при разработке внеурочной деятельности и факультативов.
Структура данной дипломной работы включает введение, четыре главы, заключение, список использованных источников и приложение. В первой главе раскрывается теоретико-методические основы гидрогеологии и геоэкологии. Вторая глава посвящена выявлению особенностей подземной гидросферы в пределах Каменского района Пензенской области. В третьей главе выявляется особенность ландшафтной структуры и роль подземных вод в формировании геосистем, а также особенности экологического состояния подземных вод. В четвертой главе приводится пример внеурочного мероприятия по теме «Геоэкология подземной гидросферы» в географическом краеведении.
Изучение подземной гидросферы на региональном уровне имеет большое значение для стратегии устойчивого развития региона. Для разработки мероприятий по стабилизации геоэкологической ситуации проведен анализ условий формирования и динамики подземных вод Каменского района, а также показана их роль в ландшафтогенезе. Подземные воды являются нижней границей геосистемы. Причем, нижняя граница геосистемы низшего ранга (фации, урочища) - грунтовые воды, а геосистем ранга местность, ландшафт - межпластовые воды.
Важной характеристикой вертикальной структуры литогенной основы является глубина залегания и мощность потока грунтовых вод. Выделяют в пространстве три зоны, в пределах которых геоэкологическая роль грунтовых вод характеризуется определенными особенностями: зона накопления, зона транспортировки (транзита), зона разгрузки грунтовых вод. Каждой из выделенных трех зон соответствуют характерные геосистемы, связанные с деятельностью грунтовых вод. Большое значение в изучении грунтовых вод, и в целом, всей подземной гидросферы имеет метод дистанционного зондирования и ландшафтной индикации.
Изучение подземной гидросферы Каменского района позволил сделать следующие выводы:
1. Подземные воды являются важным фактором формирования ландшафтов
2. Гидрогеология территории Каменского района имеет свои особенности в связи с положением района в пределах Керенско-Чембарской возвышенности и хорошо согласуется с рельефом. Сильно пересеченный рельеф (амплитуда высот более 100 м). Подземные воды четвертичных отложений, верхнее- и нижнемеловых отложений дренируются реками и разгружаются на склонах. Воды родников имеют различных химический состав и обладают высокими показателями качества.
3. Грунтовые и межпластовые подземные воды в зоне свободного водообмена играют большую роль в формировании ландшафтов и определяют их нижнюю границу. Грунтовые воды являются нижней границей фаций и урочищ, межпластовые воды первого устойчивого водоносного горизонта являются нижней границей геосистем ранга «местность».
4.Экологическое состояние подземных вод и в целом ландшафта зависит как от природных факторов (химический состав минералов водоносного горизонта), так и от антропогенных (животноводческие комплексы, химическая мелиорация полей, коммунальное хозяйство, промышленные предприятия)
1. Баринова И.И., Горбанев В.А., Душина И.В. География: Большой справочник для школьников и поступающих в ВУЗЫ.- М.: Дрофа,1999. - 560 с.
2. Верещагина О.В. Экологическая обстановка и природоохранная деятельность реализуемая на территории г.
Пензы и Пензенской области: информационно-аналитический обзор 1990-е гг. - Пенза, 1999. - 81 с.
3. Глазовская М. А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1964. 230 с.
4. Географический атлас Пензенской области. - П.: Облиздат, 2005.
5. Государственный доклад о состоянии и использований водных ресурсов на территории Пензенской области в 2005 году. - Пенза, 2006. - 124 с.
6. Дворянов Д. «Знаете ли вы родной край» - Пенза:
Пензенское книжное издательство. 1962. - 189 с.
7. Дергачев А.Ф., Максяшев ПФ., Полесских М.Р., Самойлов Е.Г. «История Пензенской области» Приволжское книжное издательство, 1977. - 200 с.
8. Доклад об охране окружающей среды Пензенской области в 2018 году. - Пенза, 2018. - 48 с.
9. Дьяконов К. Н. Изучение вертикального строения ландшафта // Методика ландшафтных исследований. Л., 1971. С. 67 - 73.
10. Ивушкин А.С., Крышов И.М., Кантеев К.К., Каледа И.А. «Водоснабжение из подземных источников» - Пенза, 1995.- 240 с.
11. Исаченко А.Г. Введение в экологическую географию.
- СПб.: СП6ГУ, 2003. - 192 с.
12. Курицын И.И. Население и хозяйство Пензенской области.- Управление образования администрации Пензенской области, 1998. - 290 с.
13. Леонова А.В. Основы гидрогеологии и инженерной геологии: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 149 с.
14. Лосев К.С. Вода - Л: Гидрометиздат 1989. - 272 с.
15. МедведеваН.Г //Вопросы географии Пензенской области. «Подземные воды четвертичных отложений территории Пензенской области». Академия наук СССР, Ленинград, 1969. - 27 с.
16. Михеев Г., Самоленко Л. «О чудотворных родниках близ местечка Самолейка Нижне-Ломовского района». Журнал Семья -2001- №33, С. 5-6.
17. Николаев В. А. Проблемы регионального ландшафтоведения. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 159 с.
18. Николаев В. А. Классификация и мелкомасштабное картографирование ландшафтов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. 62 с.
19. Пашканг К.В «Физическая география», М.: «Высшая
школа», 1991. - 286 с.
20. Перельман А. И. Геохимия ландшафта. М.: Географгиз, 1961. 496 с.
21. Прокофьев В. «Родники (Нижне-Ломовского района) Издательство «Маяк» 1972. - т.123, вып. 5. - С. 12-13.
22. Попов В. «Родники детства. Охрана природы. Водные богатства»
23. Раткович Д.Я. Актуальные проблемы водообеспечения. -М.: Наука, 2003. - 352 с.
24. Реввель П., Реввель Ч. Среда нашего обитания: в 4-х книгах. Книга2 Загрязнения воды и воздуха: пер.с англ. -М.: Мир,1995. - 296 с.
25. Седенко М.В. Гидрогеоглогия и инженерная геология. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1962. 357 с.
26. Шульгин С. Г. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 200 000. Издание второе. Серия Средневолжская. Лист N-38-XXVII (Каменка). Объяснительная записка. - М. (СПб.), 2000. 64 с.
27. Ямашкин А.А., Артемова С.Н., Новикова Л.А., Леонова Н.А., Алексеева Н.С. Ландшафтная карта и пространственные закономерности природной дифференциации Пензенской области // Проблемы региональной экологии, 2011. Вып. 1. - С. 49-56.
28. Ямашкин А.А., Коваленко А.К. Геоинформационные
технологии в ландшафтном планировании и прогнозировании деструктивных геоэкологических
процессов. - Саранск: МГУ им. Огарева, 2004. - С. 16-21.