Введение 3
1. Процесс овражной эрозии и методы картографирования оврагов 6
1.1. Понятие овражной эрозии 6
1.2. Механизмы процесса оврагообразования и стадии развития оврагов . 8
1.3. Методы картографирования и изучения динамики оврагов 11
1.4. Изученность методик картографирования и изучения динамики
оврагов 15
2. Физико-географическое описание Арского района. Ландшафтные
условия развития овражной эрозии 20
3. Методика картографирования оврагов по космическим снимкам 31
4. Методика определения динамики развития оврагов по космическим
снимкам 36
5. Методика построения водосборов оврагов 42
6. Результаты исследований 46
6.1. Анализ густоты овражного расчленения в Арском районе РТ 48
6.2. Анализ плотности оврагов в Арском районе РТ 64
6.3. Анализ динамики овражной сети в Арском районе РТ 67
6.4. Анализ водосборов оврагов 71
Заключение 74
Список использованной литературы 76
Приложение 79
Оказывая существенное влияние на характер рельефа природного ландшафта, овражная эрозия относится к ведущим процессам экзогенного рельефообразования. Овраг - верхнее звено эрозионной сети. Одной из причин образования оврагов является нарушение естественных условий формирования стока на склонах речных долин, балок.
Овражная эрозия наносит значительный ущерб отраслям хозяйства, которые связаны с землепользованием. Происходит заиливание малых рек и водоемов, снижение производительности работы сельскохозяйственной техники на склонах, расчлененных промоинами и оврагами, сокращение площадей пригодных к сельскому хозяйству, нарушение транспортных путей.
Овражному расчленению на территории Российской Федерации в большей степени подвержены территории степных и лесостепных ландшафтов, именно там получило интенсивное развитие сельскохозяйственное производство.
Защита почв от эрозии в настоящее время является важным аспектом охраны окружающей среды. Предохранение почвенного покрова от эрозии невозможно без учета закономерностей процесса, особенностей его протекания в конкретных природных условиях, данных о интенсивности и динамики форм рельефа, создаваемых им.
Картографированием овражной эрозии и изучением ее динамики на разных уровнях генерализации территории Европейской части России занимались многие исследователи, среди них С.С. Соболев, Б.Ф. Косов, В.А. Дуглав, А.П. Дедков, И.И. Рысин, Е.Ф. Зорина, Н.Н. Назаров и др. Они использовали различные методы картографирования овражной сети, основанные на полевых исследованиях, на использовании топографических карт, крупно- и среднемасштабных аэрофотоснимков.
Труды ученых позволяют нам оценить состояние овражной сети лишь в 60-80-е годы XX века. Но необходимо принять во внимание то, что последние несколько десятилетий наблюдаются изменения в системе ведения сельского хозяйства (усовершенствование техники и механизмов землепользования), меняются климатические условия.
В настоящее время на базе Казанского (Приволжского) федерального университета активно проводятся исследования по определению динамики овражной эрозии и ее пространственного развития, но для этого необходима информация о состоянии овражной сети на данный момент времени. К сожалению, ощущается нехватка новых, современных данных по овражности территорий. Поэтому активно стали разрабатываться методики картографирования оврагов по космическим снимкам высокого и сверхвысокого разрешения, которые позволяют оценить овражность территорий дистанционно, не затрачивая на это большого количества времени.
Объектом исследования является овражная сеть.
Предметом исследования является определение показателей овражности (густоты, плотности, общей протяженности).
Уровень генерализации (масштаб): детальный.
Целью работы является картографирование и исследование динамики современного овражного расчленения на сельскохозяйственных землях в условиях возвышенных ландшафтов лесной зоны в регионе Западного Предкамья (на примере Арского района РТ).
Выбор региона исследования обусловлен тем, что на территории Республики Татарстан представлены ландшафты лесной зоны. На данной территории среди других склоновых экзогенных процессов преобладает овражная эрозия. Подобные исследования в выбранном районе не проводились.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач:
1. Изучить литературу по теме исследования, оценить изученность методов исследования овражной сети.
2. Провести картографирование и пространственный анализ овражной сети с использованием космических снимков высокого и сверхвысокого разрешения в Арском районе РТ.
3. Провести математико-статистический анализ зависимостей показателей овражного расчленения от ряда природно-антропогенных факторов.
4. Провести оценку динамики овражной сети по космическим снимкам и определить факторы, влияющие на данный процесс.
5. Создать геопространственную базу данных по овражной сети и ее динамике в Арском районе РТ.
6. Разработать методику и произвести построение водосборов оврагов, получить данные по их характеристикам (площади, уклону, средней длины линий тока).
В качестве методов исследования были использованы следующие: бассейновый подход, картографический, дешифрирование данных дистанционного зондирования Земли (ДДЗЗ), математико-статистический, геоинформационный.
Исходные материалы: опубликованные карты и литература по региону исследования, материалы космических снимков высокого и сверхвысокого разрешения, находящиеся в открытом доступе, ранее созданные геоинформационные базы данных, открытые Интернет-ресурсы, фондовые материалы.
Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры ландшафтной экологии М.А. Иванову, А.М. Гафурову и Р.А. Медведевой за оказанную помощь и ценные консультации при выполнении работы.
Оврагообразование представляет собой современный рельефообразующий процесс, в результате которого на поверхности суши образуются специфические, отрицательные линейные формы. Они являются результатом эрозионной работы временных потоков ливневых и талых вод на склоновых водосборах, в днищах балок, по бортам речных долин.
Картографирование оврагов с помощью использования космических снимков высокого и сверхвысокого разрешения, находящихся в открытом доступе, позволяет нам оценить современное состояние овражной сети в Западном Предкамье (на примере Арского района РТ), получить данные по показателям овражной сети (плотности, густоте), а также сравнить полученные данные с данными 1960-1970-х годов, оценить динамику.
Впервые для территории исследования создан геоинформационный слой тальвегов овражной сети, позволяющий средствами ГИС-технологий определять длину овражной сети. Этот слой позволит в дальнейшем решать задачи по мониторингу оврагов, трансформации их в балочные системы, определять линейный прирост и деградацию.
Для Арского района РТ составлены тематические карта густоты и плотности овражного расчленения по 55 бассейнам. Для исследуемой территории сформирована геопространственная база данных современной овражной сети, включающая по каждому бассейну следующие показатели: общую протяженность, густоту и плотность овражной сети (по данным 1960-1970-х и 2010-2016-х годов), лесистость, распаханность, средний уклон территории водосбора.
С помощью математико-статистических методов установлено, что лесистость, средний уклон и распаханность являются ключевыми факторами, определяющими густоту и плотность овражной сети в пределах Западного Предкамья. Причем, распаханность и средний уклон имеют прямую зависимость, а лесистость - обратную.
Также установлено, что на густоту береговых оврагов, в отличие от склоновых, слабое влияние оказывают уклон и распаханность территории. Это объясняется различными механизмами образования двух типов оврагов.
Анализ полученных данных по густоте овражного расчленения однозначно свидетельствует о резком сокращении этого показателя после 1980-х годов. Овраги перешли в балочную стадию. Процесс овражной эрозии на исследуемой территории уменьшился.
В ходе работы была разработана методика построения частных водосборов оврагов по цифровой модели рельефа SRTM. Также были оценены ошибки, возникающие при использовании данной модели. Определено, что, используя глобальную цифровую модель рельефа для оценки динамики оврагов на исследуемой территории, не представляется возможным определить зависимость динамики от ряда количественных показателей. Для более точного получения результата необходимо использовать топографические карты масштаба не мельче 1:10000.
Были проанализированы данные, полученные при исследовании динамики овражных форм. Несмотря на то, что не у всех оврагов был выявлен их рост, в целом наблюдается устойчивая тенденция увеличения длин, но сокращения площади оврагов. Это говорит о том, что требуется четкий мониторинг овражной эрозии, а также борьба с оврагообразованием и ростом овражных форм путем проведения противоэрозионных мероприятий.
Полученные результаты демонстрируют эффективность использования материалов космического зондирования для оценки овражной эрозии. Все это может помочь перейти к виртуальным трехмерным динамическим моделям, более глубокому и качественному анализу овражной эрозии
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
