Тема: РАЗРАБОТКА ГИС МОНИТОРИНГА ОПАСНЫХ ЭКЗОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ КУЙБЫШЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Создание искусственных водохранилищ в последние десятилетия XX в. - один из важнейших факторов преобразования природной среды. В результате гидротехнического освоения территорий возникает ряд серьезных проблем, связанных с изъятием земельного ресурса из оборота. Одна из проблем связана с активными экзогенными геодинамическими процессами, которые влияют на формирование рельефа береговой зоны водохранилищ.
Актуальность выбранной тематики работы связана тем, что берега водохранилищ активно разрушаются, что приводит к необратимому изъятию из землепользования ценных прибрежных территорий, нанося материальный ущерб и нередко создавая катастрофические ситуации.
Предметом исследования является береговая зона Куйбышевского водохранилища. Протяженность береговой линии Куйбышевского водохранилища в пределах Республики Татарстан составляет 1392 км, из них 210 км подвержено активным абразионным и оползневым процессам. В результате указанных процессов экономике республики ежегодно наносится ущерб в размере более 2 млрд рублей [26].
Изучение состояния берегов и акватории Куйбышевского водохранилища позволит решить несколько крупных проблем:
1) Установление активности экзогенных геодинамических процессов;
2) Определение степени экзодинамического риска для населенных пунктов, промышленных и транспортных объектов, линий электропередач и т.д., находящихся на берегах водохранилища.
Целью работы является создание геоинформационной системы
мониторинга опасных экзогенных процессов, воздействующих на береговую
зону Куйбышевского водохранилища, которая позволит выполнять
пространственно-временной анализ экзогенных процессов и явлений на
территории береговой зоны. Полученная геоинформационная система должна
3
обеспечивать всей имеющейся информацией о состоянии береговой зоны и послужить основой для прогнозирования дальнейшего разрушения берегов и разработки комплекса рекомендаций и предложений для предотвращения негативных последствий.
В соответствии с целью работы ставятся следующие задачи:
1. Сбор и обработка информации о многолетней динамике переработки берегов Куйбышевского водохранилища и интенсивности опасных экзогенных геодинамических процессов в пределах территории исследования;
2. Организация структуры базы данных ГИС мониторинга опасных экзогенных процессов;
3. Динамическое дешифрирование данных дистанционного зондирования береговой линии водохранилища и сравнение полученной информации с имеющимися архивными данными дистанционного зондирования.
4. Пространственное моделирование экзогенных процессов и явлений (GRID и TIN);
5. Наполнение ГИС атрибутивной информацией;
6. Разработка методических рекомендаций по использованию ГИС;
В ходе выполнения работы, для сбора информации использовались как традиционные методы (литературные источники, полевые исследования, архивные данные), так и новшества в виде использования многороторных беспилотных летательных аппаратов.

Купить

Водохранилище - это сложное природно-техническое сооружение. Создание водохранилища кардинальным образом воздействует на формирование береговой зоны. Помимо естественного воздействия водохранилища на береговую зону, возникает антропогенная нагрузка, вызванная активным использованием водохранилища. Эксплуатация водохранилища способствует развитию различных процессов, которые усиливают разрушение берегов. Помимо естественного воздействия и антропогенной нагрузки на динамику формирования береговой линии влияет геолого-геоморфологические условия. При определенных условиях и высокой техногенной нагрузке может ситуация, которая может привести к геологическим опасностям.
В ходе выполнения работы была организована единая база данных, содержащая в себе данные различного вида, и создана геоинформационная система мониторинга опасных экзогенных процессов в пределах береговой зоны Куйбышевского водохранилища. Данная геоинформационная система позволяет оперативно получать доступ к имеющейся информации, выполнять пространственно-временной анализ экзогенных процессов. Структура геоинформационной системы мониторинга экзогенных процессов была разработана на основе программного продукта ArcGIS. Созданная геоинформационная система должна обеспечивать пользователя всей имеющейся информацией о состоянии береговой зоны для разработки комплекса мер и предложений для предотвращения негативных последствий, связанных с переработкой водохранилищ.
В ходе выполнения работы была создана база данных, содержащая в себе информацию по стационарным участкам: Камское Устье - старое кладбище, п.г.т Затон им. Куйбышева, г. Лаишево, г. Тетюши, с. Макаровка. В дальнейшем количество участков может быть увеличено, что позволит более точно выявить факторы, влияющие на динамику переработки берегов.
Разработанная геоинформационная система позволяет рассчитывать различные параметры переработки берегов, строить картографический материал, различные графики и диаграммы, составлять отчеты. Интеграция имеющихся данных и получение нового материала позволит значительно повысить эффективность геоинформационной системы. Единый массив данных позволит пользователю получать всю необходимую информацию об интересующем его участке в одном месте, что заметно повышает оперативность разработки плана мероприятий по предотвращению негативных последствий. Геоинформационная система на базе ArcGIS включает в себя множество различных инструментов, с помощью которых можно получать любую информацию об интересующих объектах, рассчитывать различные показатели, строить модели и составлять отчеты. Возможность написания скриптов для геоинформационной системы, позволит в автоматическом режиме выполнять множество функций, что позволит сэкономить рабочее время.
Сравнив полученные данные по наблюдательным участкам, был выявлен ряд закономерностей. На участках Камское Устье - старое кладбище, п.г.т. Затон им. Куйбышева и г. Лаишево слагающей породой являются суглинки, на участках в Камском Устье и п.г.т. Затон им. Куйбышева скорость смыва примерно одинаковая, а на участке г. Лаишево значительно меньше, это объясняется тем, что участок г. Лаишево был укреплен. На участках в Камском Устье и п.г.т. Затон им. Куйбышева протекают различные процессы переработки берега. Различие процессов связано с различной высотой исследуемых объектов, если в Камском Устье высота достигает 14,7 м., то в п.г.т. Затон им. Куйбышева высота составляет всего 1-2 м. Так, на исследуемом участке в Камском устье наблюдается оползнево-абразионный тип берега вследствие изменения режима грунтовых вод, вызванного подъемом уровня воды. Основные процессы происходящие здесь - это оползни срыва и оползни сплыва, тогда как на пункте наблюдения в п.г.т. Затон им. Куйбышева преобладает абразионный процесс.
На участке в г. Тетюши склон состоит из глинисто-мергельных отложений, высота склона примерно схожа с высотой участка в Камском Устье, но из-за разного вида почв на участках протекают различные процессы. На участке в г. Тетюши можно наблюдать осыпание и обваливание грунта.
Участок в с. Макаровка сложен из суглинистых и супесчаных пород, высота бровки варьируется от 2,5 м. до 15, на большей части участка имеется сплошной растительный покров, который предотвращает разрушение, в местах где растительность отсутствует, наблюдаются промоины. На исследуемом участке наблюдаются как эрозионные процессы, так и абразионные. Но из-за большого количества растений, разрушение берега происходить не так быстро.
Наиболее общей характеристикой интенсивности береговых процессов является показатели среднего смещения береговой линии и удельные потери земли, по данным показателям можно выявить общую тенденцию изменений динамики переработки берега.
Наибольшие значения показателей наблюдаются в первые годы создания водохранилища, далее идет постепенный спад интенсивности береговых процессов. Минимальные значения наблюдались в период с 2006 по 2010 г., данный факт можно объяснить низким уровнем воды и малым количеством осадков. Начиная с 2010 г. показатели постепенно растут, что объясняется подъемом уровня воды. Различная интенсивность в определенный периоды подтверждает теорию стадийного развития водохранилищ.
Полученные результаты и структура геоинформационной системы должны поспособствовать разработке комплекса мер по сохранению земельных ресурсов, предотвращению ущерба различным объектам народнохозяйственной деятельности. Гибкость данной геоинформационной системы позволяет интегрировать в нее новые данные, тем самым увеличивая ее функционал и эффективность.

Купить