Трубізька водогосподарська ландшафтно-технічна система

Abstract

У дисертації на основі удосконалених теоретико-методолічних засадах конструктивної географії й антропогенного ландшафтознавтсва вирішено наукове завдання дослідження процесу формування і сучасного стану Трубізької водогосподарської ландшафтно-технічної системи, особливостей її функціонування та шляхів реконструкції. Дослідження водних антропогенних ландшафтів розпочалося з другої половини ХХ ст., однак низка наукових праць присвячена лише обґрунтуванню понять «водогосподарська система» і «водогосподарський комплекс». Зазначимо, що основою для функціонування водогосподарської системи є технічний блок, тому конкретизовано поняття «водогосподарська ландшафтно-технічна система». Водогосподарська ландшафтно-технічна система – це структура, що поєднує у собі природний, технічний та інформаційний блоки у межах одного водного об’єкта, що супроводжується трансформаційними процесами всередині системи та при її взаємодії із суміжними ландшафтними комплексами. У процесі дослідження системи доцільно використовувати традиційні та специфічні методи, принципи та підходи. Серед специфічних принципів і методів дослідження варто виокремити: ретроспективний, історико-генетичних рядів, історико-ландшафтознавчий, порівняння натуральних аналогів, природно-антропогенного сумісництва, випереджуючого вивчення попередніх натуральних та антропогенних ландшафтів, відповідності антропогенного навантаження природно-ресурсному потенціалу 3 території, збереження природообумовленого кругообігу речовин у процесі антропогенної діяльності. Вони допомагають реально зрозуміти сутність та специфіку водогосподарської ландшафтно-технічної системи. Басейн річки Трубіж характеризується специфічними природними умовами, що зумовлено низкою причин. За фізико-географічним районуванням, басейн річки розташований у межах Чернігівського Полісся (північна (верхня) частина) та Північно-Дніпровської терасово-рівнинної лісостепової зони (середня та нижня частини). З геологічного погляду, територія дослідження знаходиться у межах двох основних тектонічних структур (Українського кристалічного щита і Дніпровсько- Донецької мезозойської западини), що позначилося на своєрідності рельєфу і геоморфологічної будови. У межах басейну Трубіжу поширені осадові породи мезозою (юрські відклади) і кайнозою (еоценові і палеоценові відклади), що залягають на докембрійському кристалічному фундаменті. Четвертинні відклади представлені лесами та лесоподібними породами на алювіальних відкладах. У гідрогеологічному відношенні басейн Трубіжу розташований у межах Дніпровського артезіанського басейну. Для території дослідження є характерним високе залягання від поверхні водоносних горизонтів (виявлених у відкладах Київської, Бучацько-канівської, Обухівської, Сумської, Іваницької, Ічнянської світ), що спричинює заболочування. Цьому також сприяє потужна товща піщаних та супіщаних порід, рівнинність території та численні пониження. Саме ці умови визначили проведення осушувальних меліоративних робіт, що згодом мали негативні наслідки на природу басейну Трубіжу. На початку ХХІ ст. територія басейну Трубіжу характеризується високою трансформацією (78%) натуральних ландшафтних комплексів в антропогенні: рілля становить 63% (при середній розораності земель на території України 56%), ліси та інші лісовкриті території – 9,7%, необроблювані землі – 11,9%, водні об’єкти – 0,9%, заболочені території – 2,9%, населену пункти – 11,6%. Нераціональне земле- та водокористування поступово призвело до зміни рослинного покриву (більшість 4 території становлять агроценози) і, відповідно, збіднення фауністичного складу, а, в окремих випадках, часткової деградації ґрунтового покриву та нівелювання поверхневих форм території. Господарське освоєння басейну Трубіжу тривало упродовж багатьох тисячоліть, було постійним, але нерівномірним. У ході дослідження виокремлено сім етапів господарського освоєння басейну Трубіжу та формування у його межах водогосподарської ландшафтно-технічної системи: етап початкового освоєння природних ресурсів басейну Трубіжу (40 тис. р. до н. е. – І тис. н. е.), етап початкового будівництва у басейні Трубіжу примітивних ландшафтно-інженерних систем (IX – XIV ст.), етап початкового будівництва ландшафтно-інженерних систем у басейні Трубіжу (XV – ХІХ ст.), етап початкової зміни ландшафтної структури річища і басейну Трубіжу (кін. ХІХ – поч. ХХ ст.), етап перебудови ландшафтної структури басейну Трубіжу під час І та ІІ Світових воєн (10- ті рр.. ХХ ст. – 1950 р.), етап активної перебудови ландшафтної структури басейну Трубіжу (50-ті – 80-ті рр.. ХХ ст.), сучасний етап антропогенізації басейну Трубіжу (90-ті рр.. ХХ ст. – ХХІ ст.). Результат цього дослідження дав можливість краще зрозуміти сучасний стан, структуру та особлшивості функціонування Трубізької водогосподарської ландшафтно-технічної системи. Природні, історичні та суспільні чинники на відповідних (кін ХІХ – поч. ХХ ст., 50-ті – 80-ті роки ХХ ст.) проміжках часу сприяли розбудові, однієї з найпотужніших в Україні, Трубізької водогосподарської ландшафтно-технічної системи. У результаті її функціонування в басейні річки Трубіж меліоровано 37,6 тис. га, зокрема в заплаві Трубіжу – 28,3 тис. га, Недри – 4,2 тис. га, Карані – 5,1 тис. га. Осушування та зволожування здійснюється за допомогою відкритих каналів загальною довжиною 1238 км і закритого дренажу, площею 12,5 тис. га. На площі 732 га ведеться дощування. У структурі системи 1125 різних гідротехнічних споруд, зокрема 827 шлюзів-регуляторів, з яких 19 на магістральному каналі (довжина 216 км) [26]. На початку третього десятиріччя ХХІ ст. Трубізька водогосподарська осушувально- зволожувальна ландшафтно-технічна система занедбана. У «робочому стані» 5 підтримують лише окремі її складові – невеликі (0,5–1,5 км) відрізки каналів і підземних дренажних систем (до 300–420 га), що запобігають заболочуванню меліорованих територій, греблі і насосні станції. Розбудова Трубізької водогосподарської ландшафтно-технічної системи у відносно збалансованій структурі парадинамічних і парагенетичних зв’язків басейну річки Трубіж призвела не лише до активізації наявних, але й формування нових, які поступово почали переважати. Серед основних чинників активізації парадинамічних зв’язків: просторова залежність, контрастність, зовнішні і внутрішні зв’язки [1]. У результаті замість наявної у минулому парадинамічної системи «Трубізьке Полісся – прилеглий Лісостеп» сформувалась і функціонувала нова парадинамічна система «Трубізька водогосподарська ландшафтно-технічна система – прилегле Лісополе». Формування нової антропогенної парадинамічної системи призвело до розвитку й активного функціонування нових антропогенних мікро- і мезоосередкових процесів. Серед таких осередків у парадинамічній системі «Трубізька водогосподарська ландшафтно-технічна система – прилегле Лісополе» повторно заболочені і зарослі лучною рослинністю заплавні піщано-суглинисті торфові поверхні та повністю засохлі і зарослі чагарниковою рослинністю меліоративні канали. Негативні процеси в мікро- і мезоосередках проявляються при неналежному нагляді за системою, непродуманій побудові відкритої осушувальної мережі та недотриманні державних стандартів при обробітку ґрунту навколо меліоративних каналів. Результатом прояву цих процесів є докорінні зміни річищно-заплавних ландшафтних комплексів. Оптимізаціця цих процесів є першочерговим завданням на активній стадії функціонування або занедбання зазначених систем. Одна із найбільших за площею парадинамічних мезосистем Лісополя України «Трубізька водогосподарська ландшафтно-технічна система – прилегле Лісополе», як й інші у цій природній зоні, особливо у межах Середнього Придніпров’я, на початку ХХІ ст. перебуває у занедбаному стані. Їх реконструкція потребує подальших сумісних конструктивно-географічних і ландшафтознавчих досліджень з гідрологами, 6 ґрунтознавцями, інженерами-меліораторами та екологами. Це дасть можливість краще зрозуміти процеси функціонування Трубізької водогосподарської ландшафтно- технічної системи, спрогнозувати її подальший розвиток і розробити шляхи раціонального використання. Сучасні водогосподарські парадинамічні ландшафтно-технічні системи розбудовували не лише на різноманітних ландшафтних комплексах, але й уже наявних парадинамічних ландшафтних системах. Зразком такої системи є парадинамічна мезосистема «Трубізька водогосподарська ландшафтно-технічна система – прилегле Лісополе», що сформована на основі парадинамічної системи «Трубізьке Полісся – прилеглий Лісостеп». У процесі пізнання цих систем особливу увагу приділено використанню принципу природно-антропогенного сумісництва та порівняльному методу натуральних аналогів. Сучасна ландшафтна парадинамічна мезосистема «Трубізька водогосподарська ландшафтно-технічна система – прилегле Лісополе» функціонує у результаті прояву ослаблених внутрішніх і дещо активізованих антропогенними чинниками, зовнішніх парадинамічних зв’язків. До зовнішніх антропогенних парадинамічних зв’язків відносяться: термічні, механічні, водні, суспільні. До внутрішніх антропогенних парадинамічних зв’язків відносяться біогенні й біотичні. Дослідження негативних антропогенних мікроосередкових процесів є важливим, оскільки у результаті пізнання їх розвитку, можливо проаналізувати сучасні дестабілізовані ландшафтні комплекси та розробити стратегію раціонального природокористування. Трубізька водогосподарська ландшафтно-технічна система не є виключенням. У межах всієї меліоративної системи спостерігається значна кількість дестабілізуючих мікроосередків, що впливають на її функціонування. Науково обґрунтовано, що осушувально-зволожувальні системи є найбільш ефективними і забезпечують регулювання надмірної вологи або її дефіциту. Однак у цих системах є багато неврахованих аспектів та недосконалостей у їх будівництві, аналіз яких дозволяє розробити заходи з раціонального використання. Прикладом 7 такої системи є одна з найпотужніших в Україні Трубізька регіональна польдерна осушувально-зволожувальна ландшафтно-технічна система. Заходи з раціонального використання цієї меліоративної системи доцільно проводити з урахуванням особливостей стану і розвитку сучасних ландшафтних комплексів та рівня антропогенного навантаження на них. Серед таких заходів варто виокремити: розробку проекту відновлення досліджуваної системи; проведення реконструювання гідротехнічних споруд та часткове переконструювання відкритої меліоративної мережі у закритий дренаж; створення тимчасових осушувальних каналів, що дадуть змогу раціонального використання площі під сільськогосподарські угіддя; здійснення коригування меліоративного впливу на ландшафтні комплекси Трубіжу.

The dissertation, based on the improved theoretical and methodological foundations of constructive geography and anthropogenic landscape studies, solves the scientific task of studying the process of formation and the current state of the Trubizhsk water management landscape and technical system, the peculiarities of its functioning and ways of reconstruction. The study of water anthropogenic landscapes began in the second half of the twentieth century, but a number of scientific works are devoted only to the substantiation of the concepts of «water management system» and «water management complex». It should be noted that the basis for the functioning of the water management system is the technical block, so the concept of «water management landscape-technical system» is specified. A water management landscape-technical system is a structure that combines natural, technical and information blocks within a single water body, accompanied by transformational processes within the system and in its interaction with adjacent landscape complexes. In the process of studying the system, it is advisable to use traditional and specific methods, principles, and approaches. Among the specific principles and methods of research are the following: retrospective, historical and genetic series, historical and landscape studies, comparison of natural analogues, natural and anthropogenic compatibility, anticipatory study of previous natural and anthropogenic landscapes, compliance of anthropogenic load with the natural resource potential of the territory, preservation of the nature-based cycle of substances in the process of anthropogenic activity. They help to really understand the essence and specifics of the water management landscape-technical system. The Trubizh River basin is characterized by specific natural conditions due to a number of reasons. In terms of physical and geographical zoning, the river basin is located within Chernihiv Polissia (northern (upper) part) and the North Dnipro terraced lowland forest-steppe zone (middle and lower parts). Geologically, the study area is located within two major tectonic structures (the Ukrainian crystalline shield and the Dnipro-Donetsk Mesozoic depression), which has affected the peculiarity of the relief and geomorphic structure. Within the Trubizh basin, sedimentary rocks of the Mesozoic (Jurassic) and Cenozoic (Eocene and Paleocene) are common, lying on a Precambrian crystalline basement. Quaternary sediments are represented by loess and loess-like rocks on alluvial deposits. In hydrogeological terms, the Trubizh basin is located within the Dnipro artesian basin. The study area is characterized by a high occurrence of aquifers (found in the sediments of the Kyiv, Buchatsko-Kanivska, Obukhivska, Sumska, Ivanitska, and Ichnianska Mias), which causes waterlogging. This is also facilitated by a thick layer of sandy and sandy loam rocks, flatness of the territory and numerous depressions. These conditions led to drainage reclamation works, which subsequently had negative consequences for the nature of the Trubizh basin. At the beginning of the twenty-first century, the Trubizh basin is characterized by a high transformation (78%) of natural landscape complexes into anthropogenic ones: arable land accounts for 63% (with an average plowed land in Ukraine of 56%), forests and other forested areas – 9,7%, uncultivated land – 11,9%, water bodies – 0,9%, wetlands – 2,9%, and settlements – 11,6%. Irrational land and water use has gradually led to a change in vegetation cover (agrocenoses make up the majority of the territory) and, accordingly, to an impoverishment of faunal composition, and, in some cases, to partial degradation of soil cover and leveling of surface forms of the territory. The economic development of the Trubizh basin lasted for many millennia, and was constant but uneven. In the course of the study, seven stages of economic development of the Trubizh basin and the formation of a water management landscape and technical system within its boundaries were identified: the stage of initial development of the natural resources of the Trubizh basin (40 thousand years BC – I millennium AD), the stage of initial nstruction of primitive landscape engineering systems in the Trubizh basin (IX – XIV centuries), the stage of initial construction of landscape engineering systems in the Trubizh basin (XV – XIX centuries), the stage of the initial change in the landscape structure of the Trubizh riverbed and basin (late nineteenth – early twentieth centuries), the stage of restructuring the landscape structure of the Trubizh basin during the First and Second World Wars (10s of the XX century – 1950), the stage of active restructuring of the landscape structure of the Trubizhzha basin (50s – 80s of the XX century), the modern stage of anthropogenization of the Trubizhzha basin (90s of the XX century – XXI century). The results of this study made it possible to better understand the current state, structure and peculiarities of the Trubizh water management landscape-technical system. Natural, historical, and social factors at the relevant time periods (late nineteenth – early twentieth century, 50s – 80s of the twentieth century) contributed to the development of the Trubizh water management landscape-technical system, one of the most powerful in Ukraine. As a result of its functioning, 37,6 thousand hectares have been reclaimed in the Trubizh River basin, including 28,3 thousand hectares in the Trubizh floodplain, 4,2 thousand hectares in the Nedry, and 5,1 thousand hectares in the Karan. Drainage and humidification is carried out through open channels with a total length of 1238 km and closed drainage covering 12,5 thousand hectares. The area of 732 hectares is under sprinkling. The system structure includes 1125 different hydraulic structures, including 827 control gateways, including 19 on the main canal (216 km long) [26]. At the beginning of the third decade of the twenty-first century, the Trubizh water management drainage and landscape irrigation system was abandoned. Only some of its components - small (0,5–1,5 km) sections of canals and underground drainage systems (up to 300–420 hectares) that prevent waterlogging of reclaimed areas, dams and pumping stations – are maintained in «working order». The development of the Trubizh water management landscape-technical system in a relatively balanced structure of paradynamic and paragenetic links in the Trubizh River basin has led not only to the activation of existing links, but also to the formation of new ones that have gradually become prevalent. The main factors of the activation of paradynamic connections include spatial dependence, contrast, external and internal connections. As a result, instead of the paradynamic system «Trubizh’s Polissia – adjacent Forest-Steppe» that existed in the past, a new paradynamic system «Trubizh water management landscapetechnical system – Adjacent Forest- Field» was formed and functioned. The formation of a new anthropogenic paradynamic system has led to the development and active functioning of new anthropogenic micro- and meso-environmental processes. Such centers in the paradynamic system «Trubizh water management landscape-technical system – Adjacent Forest-Field» include re-wetlands and floodplain sandy loamy peat surfaces overgrown with meadow vegetation and completely dried up and overgrown with shrubs reclamation channels.Negative processes in micro- and meso-environments occur when the system is not properly monitored, an open drainage network is not constructed properly, and state standards are not followed when cultivating soil around reclamation canals. These processes result in fundamental changes in riverine and floodplain landscape complexes. Optimization of these processes is a priority at the active stage of functioning or neglect of these systems. One of the largest paradynamic mesosystems of the Ukrainian Forestland, the «Trubizh water management landscape-technical system – adjacent Forest-Field», like others in this natural area, especially within the Middle Dnipro region, is in a state of neglect at the beginning of the twenty-first century. Their reconstruction requires further joint constructive geographical and landscape studies with hydrologists, soil scientists, reclamation engineers, and ecologists. This will make it possible to better understand the functioning of the Trubizh water management landscape-technical system, predict its further development, and develop ways to use it rationally. The modern landscape paradynamic mesosystem «Trubizh water management landscape-technical system – adjacent Forest-Field» functions as a result of the manifestation of weakened internal and somewhat activated by anthropogenic factors, external paradynamic relations. The external anthropogenic paradynamic links include: thermal, mechanical, water, and social. The internal anthropogenic paradynamic links include biogenic and biotic ones. The study of negative anthropogenic microenvironmental processes is important because, as a result of understanding their development, it is possible to analyze modern destabilized landscape complexes and develop a strategy for rational environmental management. The Trubizh water management landscape-technical system is no exception. Within the entire reclamation system, there is a significant number of destabilizing microenvironments that affect its functioning. It has been scientifically proven that dehumidification and humidification systems are the most efficient and provide regulation of excessive moisture or its deficit. However, these systems have many unaccounted for aspects and imperfections in their construction, the analysis of which allows for the development of measures for their rational use. An example of such a system is one of the most powerful in Ukraine, the Trubizh regional polder drainage and humidification landscape-technical system. Measures for the rational use of this land reclamation system should be carried out taking into account the peculiarities of the state and development of modern landscape complexes and the level of anthropogenic pressure on them. Among these measures are: development of a project for the restoration of the studied system; reconstruction of hydraulic structures and partial reconstruction of the open reclamation network into a closed drainage; creation of temporary drainage channels that will allow the rational use of the area for agricultural land; adjustment of the reclamation impact on the Trubizh landscape complexes.