ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ИЗУЧАЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ 6
1.1 Обзор научной литературы 6
1.2 Зарубежные эрозионно-аккумулятивные модели 11
1.3 Отечественные эрозионно-аккумулятивные модели 17
1.4 Общая характеристика реки 19
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СТОКА ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ 23
2.1 Подготовка исходных данных 23
2.2 Описание методики расчета стока взвешенных наносов 33
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Согласно статье 3 федерального закона N-78 «О землеустройстве» землеустройство проводится в обязательном порядке в случаях «проведения мероприятий по защите земель от эрозии и других негативных воздействий». При этом, одним из видов землеустроительной документации являются «проекты защиты земель от эрозии». В статье 11 того же закона говорится о том, что «выявление земель, подверженных водной эрозии» производится в рамках почвенных, геоботанических и других обследований и изысканий [1].
В то же время, разработать проект, направленный на защиту земель от эрозии, невозможно без применения пространственного моделирования явления природно-антропогенной эрозии с использованием геоинформационных систем (ГИС).
Количественная оценка доставки наносов со склонов в русла рек остается одной из актуальных проблем преобразования рельефа Земли. Возможность оценить величину этого перемещения может способствовать решению большого количества теоретических и практических задач, таких как оценка эрозионного потенциала территории, интенсивность заиления русел рек и т.д. В последние годы появляется все больше количественных данных о темпах смыва почвы со склонов. Однако их все еще недостаточно для достоверного расчета коэффициента доставки наносов в речные русла.
Одним из главных показателей интенсивности процесса преобразования рельефа поверхностными водами является сток наносов. Сток речных наносов складывается из стока взвешенных (переносимых течением во взвешенном состоянии) и влекомых (переносимых в придонном слое потока путем перекатывания, скольжения, сальтации) частиц.
Наносы, подразделяют, кроме того, на транзитные и руслоформирующие. Малые частицы переносятся к устью реки по преимуществу транзитом. Более крупные частицы в зависимости от гидравлических свойств потока то переносятся потоком во взвешенном или влекомом состоянии, то задерживаются на отдельных участках реки, с тем чтобы при изменении гидравлических свойств потока вновь перейти в движение. Таким образом, постоянно происходит переформирование русла. Очевидно, что большая часть взвешенных наносов является транзитной, а большая часть влекомых - руслоформирующей.
Важным является происхождение стока наносов. Различают 2 типа: русловое и внерусловое или бассейновое происхождение, которые определяют особенности формирования стока наносов. В данной работе мы рассматриваем именно бассейновое происхождение.
В связи с тем, что наносы влияют на рельефообразование земной поверхности, а транспортируемые с ними загрязняющие вещества приводят к загрязнению поверхностных вод, заилению прудов, водоемов, актуальной проблемой, с точки зрения как природопользования так и планирования территорий, является количественная оценка доли наносов, поступающих в водотоки и водоёмы с площади речного водосбора и выявление участков в пределах водосборов, на которых происходит формирование большей части наносов, доставляемых в постоянные водотоки.
Объектом исследования является часть бассейна реки Пьяна, протекающей по территории Нижегородской области и на незначительном протяжении по территории Мордовии.
Предмет исследования - методика расчета стока взвешенных наносов в речной бассейн Пьяны.
Цель исследования - оценка эффективности методики расчета стока взвешенных наносов, поступающих в постоянные водотоки, с использованием ГИС-технологий.
Цель достигается через решение следующих задач:
1. Подбор ключевых участков для отработки методики;
2. Загрузка листов модели GMTED2010, представляющих рельеф ключевой территории и их коррекция в соответствии с моделью гидрографической сети, представленной на топографических картах;
3. Создание карт функционального использования на ключевых участках;
4. Расчет моделей морфометрических показателей на изучаемой территории;
5. Расчет стока взвешенных наносов на ключевых участках с использованием авторской методики;
6. Сравнение полученного значения стока взвешенных наносов со значением на гидрометрическом посту.
Для подготовки, обработки и визуализации исходных данных применялся метод картографического анализа с использованием геоинформационных технологий на базе программных продуктов ArcGIS, MapInfo, Surfer, QGIS
В процессе исследования были подобраны два ключевых участка для отработки методики. В качестве первого ключевого участка выбрана часть бассейна реки Пьяна в ее среднем течении общей площадью 6249 км2. Вторым ключевым участком является часть бассейна реки в ее верхнем течении общей площадью 2860.8 км2. Выбор обусловлен характером растительности участков, главным образом их залесенностью, а также сельскохозяйственной освоенностью.
На основе растровой глобальной цифровой модели рельефа (ЦМР) GMTED2010 были рассчитаны модели морфометрических показателей изучаемой территории, такие как уклон, профильная и плановая кривизна, а также построена сеточная модель направления потоков.
На основе модели «TerraNorte RLC v.3» была подготовлена модель землепользования, включающая сетки лесов, дорог, населенных пунктов; сетка лугов; сетка со значениями потенциальных почвенных потерь.
Получена сетка гидрографической сети (водохранилищ, рек и площадных рек) с использованием оцифрованных топографических карт масштаба 1:1 000 000, имеющихся в фондах кафедры ландшафтной экологии.
В ходе выпускной квалификационной работы был произведён:
- расчет стока взвешенных наносов на ключевых участках с использованием авторской методики;
- сравнение полученного значения стока взвешенных наносов со значением на гидрометрическом посту.
В ходе анализа полученных результатов сделан вывод, о невозможности применения авторской методики расчёта стока взвешенных наносов для данных имеющих детальность масштаба 1:1 000 000.
