Тема: Современные ландшафтно-гидрологические исследования водосборов малых и средних рек

Ландшафтно-гидрологический анализ заключается в установлении зависимости формирования стока на территории от его ландшафтной структуры. Он позволяет оценить гидрологическую роль как природных, так и антропогенных факторов. Антропогенное влияние сказывается не только на изменении естественных ландшафтов, но и на формировании стока. Вырубка лесов, осушение болот, распашка земель и многие другие изменения на водосборе приводит к перераспределению внутригодового стока, т. е. к уменьшению подземного питания рек и увеличению максимальных пиковых расходов.
Доступные в изданиях Водного кадастра гидрографические характеристики часто являются уже неактуальными, так как со времени их определения, около 60 лет, могли произойти значительные изменения на водосборах. В настоящее время отсутствует единый современный источник гидрографических данных о реке и ее водосборе. На практике такие данные получают по различным исходным материалам и различными методами, что приводит к их несопоставимости и, как следствие, к неоднозначной оценке их стокоформирующей роли.
В настоящее время для решения многих прикладных гидрологических задач (моделирование, мониторинг и т.д.) актуально использование развивающихся ГИС-технологий, позволяющих, среди прочего, обрабатывать спутниковые данные. Полученные таким образом продукты имеют глобальный масштаб и упрощают анализ ландшафтной структуры территорий.
Целью магистерской диссертации является выполнение ландшафтно - гидрологического исследования водосборов малых и средних рек с применением ЦМР, ArcGIS и данных баз HydroSHEDS и ESA WorldCover.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
• сбор исходных данных по гидрологическим постам исследуемых водосборов — гидрографические характеристики водосборов и среднесуточные расходы воды за 1963-2019 гг.;
• определение гидрографических характеристик водосборов:
площади и средней высоты с помощью ЦМР и ArcGIS;
• анализ информации баз данных HydroSHEDS и ESA WorldCover и определение характеристик: площади водосбора, средней высоты водосбора, заболоченности, лесистость, озерности;
• сравнение полученных характеристик с фондовыми материалами гидрометеорологических наблюдений;
• построение кривых продолжительности суточных расходов воды и их анализ с учетом ландшафтных характеристик водосборов.
Объектами исследования являются 11 водосборов малых и средних рек юго-восточной части бассейна Балтийского моря.
Научная новизна заключается в ландшафтно-гидрологическом анализе исследуемой территории с использованием современных баз данных и геоинформационных систем.

Купить

В рамках работы было проведено ландшафтно-гидрологического исследование 11 водосборов малых и средних рек юго-восточной части бассейна Балтийского моря. Выполнен сбор исходных данных по гидрологическим постам исследуемых водосборов (гидрографические характеристики и ежедневные расходы воды). Дана оценка точности определения гидрографических характеристик водосбора (площади и средней высоты водосбора) с помощью цифровых моделей рельефа с применением ЦМР, ArcGIS. Проанализирована информация по базам данных HydroSHEDS и ESA WorldCover и определены характеристики: площадь водосбора, средняя высота водосбора, заболоченность, лесистость, озерность. Выполнено сравнение полученных гидрографических характеристик с фондовыми материалами гидрометеорологических наблюдений. Кроме этого, были построены кривые продолжительности суточных слоев стока и проанализированы с учетом ландшафтных характеристик водосборов.
Для определения площади водосбора можно использовать как ЦМР, так и базу данных HydroSHEDS. Однако при определении с помощью ЦМР стоит обратить внимание на рельеф, заболоченность и наличие интерполированных участков в модели. Результаты определения средней высоты водосбора указывают на то, что можно использовать любой метод определения данной характеристики. Заболоченность и озерность на водосборе лучше определять с помощью базы данных ESA WorldCover, так как они имеют более достоверные данные, чем база HydroSHEDS. Для определения лесистости на водосборе можно использовать обе базы данных. Большинство значений из баз данных завышены, относительно данных из ОГХ, однако это может быть связано с лесовосстановлением на участках выработок.
В результате анализа кривых продолжительности стояния можно сделать вывод, что наклон кривой зависит от средней высоты водосбора, озерности и лесистости, а заболоченность не оказывает заметного влияния. Чем ниже средняя высота водосбора и меньше на водосборе озер и леса, которые осуществляют естественное регулирование стока и выравнивают его в годовом распределении, тем больше значение наклона кривой. Чем выше значения коэффициента вариации, а значит и выше изменчивость среднегодовых значений стока, тем больше наклон кривой продолжительности стояния. Зависимости между наклоном кривой и максимальными значения стока не прослеживаются, однако при уменьшении значений среднегодовых и минимальных значений слоев стока увеличивается значение наклона кривой.
Ландшафтные характеристики водосбора оказывают влияние на режим формирования стока. Это прослеживается для среднегодовых и минимальных значений, они выше на тех исследуемых водосборах, которые имеют большие значения лесистости и озерности.
Методы, выбранные в данной работе, позволяют провести
ландшафтно-гидрологический анализ. Для определения ландшафтов можно использоваться современные методы анализа, а для оценки речного стока применять кривые продолжительности стояния.
Купить