Введение 4
ГЛАВА 1. Общие сведения о донных отложениях и их аналитическом изучении 6
1.1 Общие сведения о донных отложениях 6
1.2 Методы аналитического изучения обломочного материала 11
1.2.1 Морфометрический анализ 11
1.2.2 Текстурный анализ 13
1.2.3 Гранулометрический анализ 14
ГЛАВА 2. Территория исследования и ее краткое физико-географическое описание 16
2.1 Географическое положение 16
2.2 Геология и рельеф 17
2.3 Климат и поверхностные воды 18
2.4 Почвенно-растительный покров и его антропогенные изменения 21
2.5 Природные зоны 23
ГЛАВА 3. Исходные материалы и методы их обработки 25
3.1 Краткая характеристика содержания официального сайта Геологической
службы США (раздел «Водные ресурсы США») 25
3.2 Краткое описание сведений о гранулометрическом составе донных
отложений рек США 29
3.3 Выбор показателей для анализа гранулометрического состава донных
отложений и их расчет 30
3.4 Выделение водосборов до гидрометрических створов 32
3.5 Кластерный анализ как способ районирования территории США по
крупности донных наносов 35
ГЛАВА 4. Оценка влияния природно-антропогенных факторов на
крупность донных отложений рек США. Пространственная изменчивость крупности донных отложений 37
4.1 Влияние природно-антропогенных факторов на крупность донных отложений рек США 37
4.2 Пространственная изменчивость крупности донных отложений рек США 56
Заключение 59
Литература 62
Руслообразующие наносы - своеобразная визитная карточка реки - характеризуют области питания реки влекомыми наносами, т. е. области максимальной денудации в бассейне, тип переноса - более или менее непрерывный или дискретный, современную динамику аккумулятивных форм руслового рельефа, уязвимость донного рельефа и русла в целом ко внешним вмешательствам и воздействиям. Знание состава и крупности руслообразующих наносов, закономерностей их формирования и распределения по длине и поперечному профилю русла помогает при решении задач рационального природопользования [Чернов,2010].
Очевидно, что на формирование руслообразующих наносов воздействуют самым разнообразным образом различные факторы. К ним можно отнести литологию, орографию, антропогенную освоенность, морфометрические показатели реки (длина, падение, уклоны), ландшафтную зональность, а также климат, определяющий гидрологические характеристики рек.
Значение этих факторов неодинаково: в разных природно-антропогенных условиях одни являются главными, определяющими основные черты гранулометрического облика речных наносов и аллювиальных отложений, другие же создают лишь более тонкие вариации этих основных черт. Поэтому выявление условий формирования гранулометрического состава руслообразующих наносов и анализ гранулометрии донных отложений является актуальной задачей геоэкологии.
Целью настоящей работы является оценка пространственной изменчивости крупности донных отложений рек континентальной части США и прилегающей территории.
Для достижения настоящей цели решались следующие задачи:
1. Анализ литературы, посвященной вопросу исследования,
2. Формирование базы данных крупности донных отложений рек США и основных гидрографических характеристик водосборов рек до гидрометрических створов,
3. Выбор показателей для проведения расчетов,
4. Выделение границ водосборных бассейнов на территории США в автоматизированном режиме с использованием цифровых моделей рельефа и географических информационных систем,
5. Оценка влияния природно-антропогенных факторов на гранулометрический состав донных отложений рек США путем анализа полученных количественных показателей,
6. Районирование континентальной части США и прилегающих территорий по крупности донных отложений с применением кластерного анализа.
7. Пространственный анализ изменения крупности донных отложений.
В качестве исходного материала была использована база данных Геологической службы Соединенных Штатов Америки по гранулометрическому составу донных наносов, карта природных зон Северной Америки [Физико-географический..., 1964], геоморфологическая карта [Физико-географический., 1964], цифровые модели рельефа SRTM и Aster GDEM для построения границ водосборов и определения средней высоты выделенных бассейнов.
В рамках написания настоящей работы широко использовался программные пакеты Microsoft Office 2010, Statistica 7. Картографические работы выполнены с применением семейства программ ArcGIS v10.2, MapInfo Professional (v. 10.0.1).
В ходе проделанной работы были решены все поставленные задачи:
1. Было проанализировано понятие «донные отложения» и были рассмотрены методы их изучения.
2. Произведен сбор информации по гранулометрии донных отложений рек США. Была создана база данных крупности донных отложений рек США и основных гидрографических характеристик водосборов рек до гидрометрических створов.
3. Были выбраны показатели для расчета и дальнейшего анализа.
4. Были построены границы водосборных бассейнов на территории США в автоматизированном режиме с использованием цифровых моделей рельефа и географических информационных систем.
5. Путем анализа полученных количественных показателей было оценено влияние природно-антропогенных факторов на гранулометрический состав донных отложений рек США.
6. Было произведено районирование рек континентальной части США и прилегающих территорий по крупности речных наносов с применением кластерного анализа.
7. На основе построенной карты районирования был произведен пространственный анализ изменения крупности донных отложений.
Полученные результаты позволяют сделать некоторые выводы:
1. Крупность донных отложений на малых реках слабо зависит от принадлежности его водосбора к той или иной природной зоне. Малые реки азональны и процессы, протекающие в их бассейнах, больше подчиняются азональным факторам.
2. Изменение крупности донных отложений средних рек в целом подчиняются зональному фактору. Наиболее крупный материал формируется в тундре, а также в пустынях и полупустынях. В тундре это объясняется относительно грубым составом элювия, а также малой интенсивностью дождей и снеготаяния [Дедков, Мозжерин, 1984]; в пустынях и полупустынях - преобладанием физического выветривания. Наиболее мелкий материал формируется в степях умеренного пояса и в лесной зоне субтропического пояса. Вероятнее всего, это объясняется высокой долей сельскохозяйственной освоенности бассейнов этих зон.
3. Наблюдается тесная прямая связь между крупностью донных отложений на малых реках и рельефом, тогда как на средних реках эта связь существует, но она не столь тесная. Скорее всего, это связано с тем, что малые реки - азональные, и процессы, которые характерны для малых рек больше зависят от азональных факторов, в том числе и от орографии. На крупность донных отложений средних рек орографический фактор безусловно оказывает влияние, но при этом он затушевывается влиянием других, прежде всего, зональных факторов.
4. Сельскохозяйственная освоенность бассейнов ведет к уменьшению крупности донных отложений, что скорее всего, связано с тем, что в донных отложениях большая доля отводится взвешенным наносам, которые поступают в реки с поверхности водосбора [Чалов, 2007].
4. Увеличение степени освоенности бассейна ведет к улучшению сортированности материала, но в целом же, материал сортирован плохо, либо очень плохо.
5. На карте пространственной изменчивости крупности донных отложений, построенной с применением кластерного анализа, можно проследить влияние некоторых факторов на крупность речных наносов, а именно:
• зональный фактор проявляется в постепенном уменьшении крупности от лесных к безлесным территориям;
• наиболее крупные наносы формируются в кластерах, приуроченных к горным территориям;
• влияние антропогенного фактора оказывает влияние на изменение крупности донных отложений.
15. Следует отметить, что включение в анализ новых факторов, таких как геология, структура землепользования, водность реки и некоторых других позволит получить более детальную картину изменения крупности донных отложений малых и средних рек.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
