Космический мониторинг дражных разработок

Оперативный контроль состояния рек Амурской области

Темы

• Техногенные нарушения
• Регион исследования
• Космические технологии изучения рек
• Участок детального мониторинга
• Результат работы

Дражный метод – основной способ разработки россыпных месторождений полезных ископаемых, значительно преобразовывающий рельеф. 27,9 % (82,84 т) добытого в России в 2021 году золота получено с таких месторождений.

Несмотря на то, что большинство богатых месторождений уже отработано, а разведка новых значительно сокращена, дражные разработки продолжаются, в том числе повторно перемываются отвалы и хвостохранилища ранее отработанных россыпей. Драги остаются на российских реках, и площади нарушенных ими ландшафтов год от года увеличиваются. Контролировать такие изменения на больших площадях помогает спутниковая съемка.

Техногенные нарушения

Для дражной разработки наиболее пригодны пойменные и прибрежные россыпи значительной ширины и большой протяжённости. Для промывки грунта русло реки преграждают и сооружают выемку, по которой передвигается драга. Грунт русла и поймы вынимают, промывают и складируют, из-за чего внешний вид речной долины и свойства воды сильно меняются. Для очистки воды создают систему прудов-отстойников.

Чтобы защитить окружающие месторождение земли русло реки изолируют от дражной разработки и создают систему замкнутого водооборота, однако полностью защитить территорию невозможно. Незакрепленные растительностью отвалы и хвостохранилища размываются и разрушаются десятилетиями: ниже по течению от прииска реки сильно мутнеют, русла заиливаются, а в воду попадает избыток ртути, которую раньше использовали для извлечения золота из концентратов. Увеличение мутности воды приводит к ухудшению местоообитаний и сокращению нерестилищ, вследствие чего видовой состав рыб изменяется.

Регион исследования

Большая часть россыпных месторождений, разрабатываемых дражным методом, сосредоточена на территории Восточной Сибири и Дальнего Востока – там же находятся наибольшие площади техногенно преобразованных ландшафтов.

Особенно актуальна эта проблема для рек Амурской области: по данным WWF, в 2022 году на ее территории выявлено 180 случаев загрязнения рек; всего в регионе было выдано 388 лицензий на добычу россыпного золота. По открытым даннным космической съемки Фонд определил, что суммарная протяженность загрязненных участков составила 6865 км – это на 4041 км больше длины самого Амура. Загрязнения рек приурочены к летнему сезону разработки россыпей. На реках Джелтулак, Иликан, Унаха и Уркан отмечено более 10 случаев загрязнения.  

Специалисты АО «Терра Тех», компании холдинга «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») провели спутниковый мониторинг экологического состояния рек Амурской области.

Космические технологии изучения рек

Спутниковые снимки среднего и высокого разрешения позволяют быстро отслеживать состояние рек на больших площадях в труднодоступных регионах. По данным дистанционного зондирования Земли можно выявить источник и протяженность загрязнения, а специальная обработка и расчет индексов позволяют количественно оценить уровень загрязнения воды.

Основу мониторинга составляют данные российского космического аппарата «Канопус-В» высокого пространственного разрешением (2,1 м). Было использовано 55 снимков с 2019 по 2022 гг. В качестве вспомогательных были использованы открытые данные спутниковой съемки среднего разрешения.

Все изображения прошли радиометрическую калибровку, атмосферную коррекцию и автоматизированное дешифрирование поверхности. Для определения масштабов загрязнения рек был вычислен водный индекс мутности NDTI (Normalize Difference Turbidity Index) с разбиением на классы по количественному показателю. 

Данные о лицензиях получены из открытых источников. Дражные разработки дешифрированы по космическим снимкам.

Дражные разработки Амурской области

Участок детального мониторинга

Для детального исследования состояния рек выбран Зейский район Амурской области, охватывающий бассейны рек Унаха, Брянта, Утугай и западную часть Зейского водохранилища.

Область исследования и участок детального мониторинга

По результатам дешифрирования на реке Унаха выявлено 20 участков дражных разработок, на реке Утугай - 2 участка. Ближайшая к реке Брянта дражная разработка находится на расстоянии 3,5 км.

Для большинства речных долин выделены лицензионные участки для геологического изучения, добычи и разработки золота.

Лицензионные участки

Для сопоставления разновременных площадей разработок были составлены композиты снимков из открытых источников.

Композит – это объединенный набор разновременных космических снимков. Он позволяет наглядно продемонстрировать произошедшие на территории исследования изменения.

На приведенном композите площади дражных разработок в 2017-2019 гг. показаны желтым цветом, а в 2019-2022 гг. - красным. Разработки, которые существовали во все периоды наблюдения, показаны белым цветом.

Площадь дражных разработок увеличилась за исследованный период: она изменилась с 31,06 кв. км в 2017 г.  до 37, 1 кв. км. в 2019 г. и 51,2 кв. км в 2022 г. 

Наибольшей мутностью отличаются воды нижнего течения всех рек, что связано с уменьшением скорости течения и отложением наносов. В устьях значения индексов мутности падают: речные воды здесь смешиваются с водами водохранилища. 

В разных частях русел рек Унаха, Брянта и Утугай были отобраны 8 точек для фиксации изменений значений индекса мутности во времени. Разработки проводятся в теплый сезон, с мая по сентябрь, поэтому рассмотрены значения NDTI за теплый сезон, к тому же ледяной покров значительно повлиял бы на достоверность расчетов. Значения индекса рассчитаны по бесснежным снимкам с облачностью менее 5%.

По результатам анализа динамики мутности установлено, что река Унаха имеет постоянные высокие значения мутности, тогда как реки Брянта и Утугай отличаются пониженными значениями. Это напрямую связано с количеством действующих и заброшенных приисков, формирующих повышенный твердый сток. Резкие падения и повышения значений индекса, отображенные на графике, маркируют приостановление и возобновление разработок соответственно.

Дражные разработки на р. Унаха

Установлено, что загрязнение реки Унаха возникает из-за дражных разработок на ее правом притоке – реке Олонгро.

Высокодетальная съемка дражных разработок на р. Унаха

Изменение мутности ниже по течению показывает, что дражные разработки на притоках Кулучи и Сырукудяк также вносят вклад в общее увеличение мутности реки.

Дражные разработки значительно меняют русла рек

Высокодетальная космическая съемка позволяет подтвердить наличие активных работ на участке

Результат работы

На исследованном участке река Унаха имеет имеет наибольшую мутность. Это связано с тем, на ней расположено больше дражных разработок, чем в бассейнах других рек.

Воды реки Брянта наименее мутные из изученных. На ней нет новых разработок россыпных месторождений, а ближайшая драга расположена достаточно далеко, чтобы не оказывать сильного влияния на воду.

Мутность реки Утугай выше, чем Брянты. На ней обнаружены две относительно небольшие драги, появившиеся в апреле-июне 2022 г.

Космическая съемка – эффективный, быстрый и недорогой способ контроля эксплуатации месторождений на больших площадях, особенно в труднодоступных регионах. Он позволяет своевременно выявлять нарушения природопользования и выходы разработок за пределы лицензионных участков. Применение дистанционного мониторинга может сделать горнодобывающую отрасль более прозрачной, а принятие решений более эффективным.