Введение 3
Глава 1. Современное состояние проблемы исследования 4
1.1. Объект исследования 4
1.2. Пространственное распределение природных характеристик с помощью ГИС 10
1.3. Обзор существующих методов фракционирования речного стока 10
Глава 2. Материалы и методы исследования 14
2.1. База данных 14
2.2. Создание ГИС дельты реки Лены 16
2.3. Описание алгоритма модели EMMA 18
2.4. Статистический анализ гидрохимических данных 22
2.5. Выявление гидрохимических трассеров формирования речного стока 25
2.5 Определение долей вклада генетических источников в речной сток 28
Глава 3. Результаты исследования 32
3.1. Результаты проведенного исследования 32
3.2. ГИС дельты реки Лены 32
3.3. Результаты статистического анализа гидрохимических данных 35
3.4. Генетические составляющие речного стока и их вклад 37
3.5. Анализ полученных результатов 41
Заключение 43
Список литературы 45
Выпускная квалификационная работа посвящена анализу гидрохимических данных, полученных в результате экспедиционных исследований в дельту реки Лены. Также в рамках работы рассматривается, одна из классических задач гидрологии, а именно определение генетических составляющих речного стока. Для исследования механизма стокоформирования проводится исследование взаимодействий вод из различных источников.
При работе с данными важно понимать их пространственное распределение и динамику. В этом исследователям помогают географические информационные системы (ГИС), которые значительно упрощают процесс работы с данными и их восприятие. Поэтому создание ГИС является важной частью исследования, связанного с пространственными данными.
В качестве объекта исследования была выбрана дельта реки Лены, что обусловлено возрастающим интересом к изучению арктического региона.
Цель работы заключается в проведении анализа данных гидрохимических наблюдений и распределения долей вклада генетических составляющих в формирование речного стока в дельте реки Лены в летний период.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- провести обзор литературных источников по теме работы;
- провести статистический анализ гидрохимических данных, собранных в базе «Lena Delta Hydrogeochemistry» (Четверова и др., 2019);
- определить генетические составляющие речного стока в дельте реки Лены в летний период и рассчитать вклад каждого из них в речной сток;
- визуализировать результаты расчетов, провести их пространственный анализ и анализ гидрохимических характеристик дельты реки Лены.
В итоге предполагается получить результаты статистического анализа гидрохимических данных. Представить пространственное распределение характеристик с помощью ГИС.
В рамках выпускной квалификационной работы проведен пространственный анализ гидрохимических характеристик дельты реки Лены, а также рассчитаны основные составляющие речного стока. Для решения поставленной цели были проделано следующее:
• проанализированы различные литературные материалы по теме исследования;
• проведен разбор основных характерных черт объекта исследования;
• проведена работа с «Базой данных для гидролого-геохимических характеристик дельты реки Лены», в ходе которой были отобраны и подготовлены данные для проведения исследования;
• проведен выбор программного продукта для создания ГИС - им стал QGIS;
• создана ГИС, получившая название «Lena_Delta_visualization». В ГИС содержится ряд данных для различных створов дельты Лены за рассматриваемый период времени;
• В ходе анализа гидрохимических данных, была рассмотрена модель EMMA, в которой при помощи набора трассеров была получена информацию о составляющих речного стока, определены доли вкладов отдельных составляющих (фракций) речного стока. В работе был проведен анализ данной модели, ее алгоритма, актуальности и возможности применения для данного исследования.
Таким образом, в результате проделанной работы было выявлено, что для дельты реки Лены талые мерзлотные воды формируют около 20-30%, атмосферные осадки (снеговые и дождевые) - 60-80%, а грунтовые воды активно-талого слоя - от 0 до 20%. Сравнение полученных результатов с имеющимися в научной литературе данными для объектов исследования такого типа показало применимость данной модели для дельты реки Лены. Тем не менее, необходима доработка модели для получения более качественных результатов, также сбора дополнительных сведений по малым протокам дельны для возможности интерпретации результатов.
Полученные в результате применения модели данные были добавлены в созданную ГИС. В ней был проведен анализ распределения гидрохимических характеристик и значений вклада источников в пространстве. Созданная ГИС значительно упрощает проведение анализа результатов исследований, благодаря тому, что в ней содержаться совокупность необходимых сведений об объекте, которая имеет наглядное представление. Также анализ упрощает то, что, используя возможности, заложенные в ГИС, можно оперативно проводить вычисления, получать статистическое описание данных и т.д.
Таким образом, в результате данной работы создана функциональная ГИС «Lena_Delta_visualization», проведены модельные расчеты с помощью модели End-Member Mixing Analysis (EMMA) и выполнен пространственный анализ гидрохимических данных. Поставленные перед автором выпускной квалификационной работы задачи были выполнены в полном объеме.
