степень развития современной сети по отношению к потенциально возможной, выявить территории с практическим затуханием процесса или обозначить территории, где усиление антропогенной нагрузки может активизировать появление новых и развитие существующих оврагов в настоящее время не представляющих опасность. Представляется возможным выявление зоны непроявляющейся эрозии, на которой наиболее целесообразно возведение инженерных сооружений, прокладка дорог и коммуникаций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зорина Е.Ф. Овражная эрозия: закономерности и потенциал развития. М.: ГЕОС, 2003. 169 с.
2. Инструкция по определению расчетных гидрологических характеристик при проектировании противоэрозионных мероприятий на Европейской территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 62 с.
3. География овражной эрозии М.: Изд-во МГУ, 2006. 324 с.
Московский государственный университет Поступила в редакцию
Географический факультет 01.02.2011
PROBABILITY AND "RISK" OF GULLIES FORMATION
J , I.I. NIKOL'SKAYA, S.D. PROKHOROVA, T.S. DAIKOVSKAYA
Summary
E.F. ZORINA
An assessment of gully erosion hazard on slope catch basins of small rivers and balkas was fulfilled using the method of extreme parameters calculation. Potential gullies length was calculated what helped to divide slope catch basins into "gully-generating" and "gully-non-generating". The degree of number- and length-realizations was evaluated for each gully-generating catch basins as well as the possible increment of gully network length. An approach to assessment of "risk" was suggested. The probability of gully rise was calculated using morphometric characteristics of slope catch basins obtained from topographical maps.
УДК 551.4.012 ^ 556.535.6
© 2012 г. О.П. ЕРМОЛАЕВ, К.А. МАЛЬЦЕВ, В.В. МОЗЖЕРИН, | В.И. МОЗЖЕРИН |
ГЛОБАЛЬНАЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА "СТОК ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ В РЕЧНЫХ БАССЕЙНАХ ЗЕМЛИ"1
Развитие геоморфологии в последние десятилетия идет по пути все более усиливающихся разработок динамической направленности [1-3]. Морфологическая парадигма постепенно сменяется динамической, что объективно отражает более глубокое проникновение в физическую и химическую сущность и механизмы рельефообразо-вания, в факторы и законы, управляющие перемещением вещества. Только создание единой динамической концепции морфогенеза способно объединить многочисленные достаточно разнородные и во многом изолированные теоретические обобщения современной геоморфологии, содействовать разработке общей модели рельефообразова-ния, сопоставимой с аналогичными теориями классической геоморфологии, и расширить области практического приложения геоморфологических исследований.
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 11-05-00489 и 11-0500605) и ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 20092013 годы" (проект № 8470; П347).
Усиление динамических аспектов в современной геоморфологии сопровождается существенной сменой применяемых методов исследований. Резко возрастает роль количественных оценок интенсивности рельефообразующих процессов и их морфологических последствий, все большее значение приобретают стационарные наблюдения и эксперименты, включая численные, расширяются возможности математического и геоинформационного моделирования, в том числе в рамках системного подхода [4]. С этих позиций особой становится роль комплексных исследований экзогенных (и в первую очередь - эрозионно-аккумулятивных) процессов внутри речных бассейнов, являющихся ярко выраженным геосистемным образованием.
Многофакторность экзогенных процессов во многом предопределяет большую пространственно-временную изменчивость их спектров (набора и интенсивности). Наиболее простой способ оценки этой изменчивости заключается в изучении стока наносов рек, который в первом приближении можно соотнести с величиной транзитной денудации всего речного бассейна. Транзитный вынос материала, не являясь точной мерой всех перемещаемых продуктов рельефообразующих процессов в речном бассейне, прямо связан с активностью комплекса процессов механической и химической денудации. Он позволяет дать относительную оценку этой активности для разных территорий и может служить средством контроля при изучении и прогнозе скоростей как отдельных процессов, так и их совокупностей на экстерриториальном и даже глобальном уровне. Вместе с тем, в соответствии с принципом актуализма данные по современному стоку наносов рек и транзитной денудации применимы для решения многих классических задач геоморфологии, связанных с установлением возраста и происхождения рельефа, функционированием геоморфологических режимов и систем экзогенного рельефообразования.
Материалы по стоку наносов рек обладают целым рядом черт, ставящих их в особое положение при изучении экзогенных процессов и транзитной денудации. Они являются количественными, полученными по сходным, во многом унифицированным методикам за длительный период наблюдений и отличаются широким территориальным охватом, характеризуя интенсивность современного морфогенеза в самых различных условиях. По самым грубым оценкам, общемировое количество пунктов, в которых проведены или продолжают проводиться наблюдения за стоком наносов, составляет около 10 тысяч, но из них порядка 6 тысяч по разным причинам (очень краткий период наблюдения, отсутствие морфометрических и гидроморфологических характеристик бассейна, ненадежность или недоступность сведений и проч.) непригодны для геоморфологического анализа. Таким образом, к настоящему времени введенными в научный оборот можно считать лишь опубликованные материалы режимных наблюдений за стоком рек национальных гидрологических служб по примерно 4 тысячам постов, располагающихся большей частью на территориях бывшего СССР, США, Канады, ФРГ и некоторых других стран Западной Европы. Эти материалы включают в себя многолетние величины выноса вещества и разнообразные сведения об условиях его формирования.
Пространственно-временной анализ структуры и интенсивности денудации в глобальном масштабе на основе данных по стоку наносов позволяет оценить не только общий геоморфологический эффект этого процесса в рельефообразовании, но и понять вклад природных и антропогенных составляющих в его трансформацию. Между тем количественный анализ вклада различных факторов и процессов в общую величину стока наносов до настоящего времени по целому ряду причин проведен только в самых общих чертах как в России, так и за рубежом. Создание моделей систем эрозии и экзогенного рельефообразования в целом для различных ландшафтных зон Земли возможно только на основе привлечения массового количественного материала. Учитывая глобальный масштаб исследования, эта задача может быть решена лишь с привлечением современных информационных технологий, основой которых являются геоинформационные системы (ГИС).
В настоящее время в Казанском университете проводятся исследования, которые являются логическим продолжением работ по изучению глобального стока наносов, начатых еще в середине 1970-х гг. А.П. Дедковым и В.И. Мозжериным [5]. Главная цель этих работ на текущем этапе заключается в создании специализированной ГИС глобального уровня "Сток взвешенных наносов в речных бассейнах Земли" для количественной оценки и пространственно-временного геоморфологического анализа систем эрозии и экзогенного рельефообразования на Земле.
На сегодняшний день известна, по меньшей мере, одна глобальная ГИС, предназначенная для изучения пространственного распределения величины стока взвешенных наносов [6]. Однако она создавалась для оценки общего выноса твердого материала с континентов в Мировой океан, и в ее основе лежат данные лишь о замыкающих сворах, расположенных перед впадением рек в океанические акватории. Кроме того, существуют достаточно многочисленные национальные гидрологические ГИС, поддерживаемые на территории отдельных (преимущественно западноевропейских) государств. Все большую популярность приобретают международные проекты (например, европейские программы Рамочной директивы по водной среде, EU Water Framework Directive).
Создание глобальной ГИС включает ряд взаимосвязанных этапов. Во-первых, разработку программного обеспечения, позволяющего на основе существующих цифровых моделей рельефа (ЦМР) Земли получить количественные данные о современном рельефе планеты (в частности, его морфометрии), в автоматизированном режиме построить границы водосборов, располагающихся в различных орографических условиях, и определить их порядок. Во-вторых, формирование глобальной системы операционно-территориальных единиц, представленных бассейновыми геосистемами двух типов: планарными бассейнами определенного порядка и бассейнами, по которым ведутся наблюдения за стоком наносов. В-третьих, составление геопространственной базы на бассейны рек Земли, включающей данные по стоку взвешенных наносов и контролирующим его факторам (гидрометеорологическим, ландшафтным, геолого-геоморфологическим, антропогенным и проч.), привязанным к бассейнам. В-четвертых, разработку и адаптацию методики автоматизированного тематического и комплексного районирования на основе искусственных нейронных сетей. И, наконец, в-пятых, создание комплекта электронных тематических карт (своеобразного тематического атласа), отражающих изменчивость и факторную обусловленность величины стока наносов и транзитной денудации в речных бассейнах Земли.
По вполне понятным причинам, даже при условии хорошего информационного обеспечения по всем компонентам ГИС, работа по ее созданию является чрезвычайно сложной задачей как по трудозатратам, так и с методической точки зрения. Поэтому на первом этапе нами выполнены исследования по территории северной Евразии (в пределах бывшего СССР), выбранной в качестве экспериментальной в силу исключительно высокой степени гидрологической изученности: здесь охарактеризованы почти 2000 бассейнов рек, в которых проводились наблюдения за стоком наносов. На рисунке 1 показана пространственная обеспеченность рассматриваемой территории данными прямых наблюдений за стоком наносов. В последующем территориальный охват ГИС будет ра
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.