2 індикаційне значення динаміки морфодинаміки й мережі рельєфу для визначення особливостей функціонування водозбору

Вид материала

Документы

Содержание 1) типу землекористування, 2) морфології поверхні Topmodel [

Подобный материал:

• 2 властивості структурної мережі рельєфу, методи їх дослідження І моделювання, 2670.53kb.
• Стан водного режиму річки визначається як інтегрований результат взаємодії елементів, 103.83kb.
• В світової арени, можна зробити висновок про відносне зменшення ролі національних держав, 192.25kb.
• Порівняльний аналіз динаміки виробництва сталі у регіонах світу завдання, 643.19kb.
• Робоча навчальна програма з біології основами генетики для студентів заочної форми, 129.71kb.
• Формат опису модуля, 18.42kb.
• Лист завдання, 301.64kb.
• Дипломного проекту, 336.13kb.
• Програма розвитку національної мережі міжнародних транспортних коридорів в Україні, 393.67kb.
• Тема Потенціал національної економіки, 3014.4kb.

Рис. 2.28. Графік “обмірювані проти прогнозованих втрат грунту” по результатах моделювання на стокових площадках


Таким чином, як альтернативний розрахунку ПСЗ у кілотоннах на рік (див. підрозділ 2.4.3.) підхід до розрахунку водної ерозії на водозборах нами здійснювалося моделювання динаміки твердого матеріалу через охарактеризовану вище “систему активного шару” на підставі оригінально каліброваної WEPP-моделі для ґрунтового покриву і “внутрішньо-системного руху твердого матеріалу в ГГСВ” – згідно з послідовністю шарів й виразу (2.4.18).

Для обох обраних регіонів (Передкавказзя, Південно-Західний Крим) на підставі програмного забезпечення, в якому був реалізований загальнонауковий метод прогнозного аналізу (останній певною мірою можна віднести до предметної галузі просторової статистики й геостатистики ^[54]), розраховувалися сумарні втрати ґрунту для двох



послідовних злив по 30 хвилин кожна із сумарними опадами в 80 мм. Розрахунки твердих витрат (кг/м²) здійснювалися тільки для тих типів землекористування, для яких модель була вірогідно калібрована (всі три типи для Ставропольського краю і зяб гребенястий – для Криму).

Просторовий розподіл зливової ерозії, змодельованої через додатковий модуль в ПЗ Amber iQ по “грід”-файлам Laba_Chamluk.ISD та BlackRiver_Big_1.ISD, подається на ілюстраціях рис. 19В-22В як мінімальні, малі, середні та великі витрати.

Як ми вже зазначали вище, моделювання твердих наносів для нижчих шарів у САШ не було б адекватним, тому, зрозуміло, для розрахунків достатньо умовних, використовується методика моделювання об’ємної твердої витрати гірських порід q_s (м³/с) із математичним апаратам, що у роботах, на які ми посилалися вище. Кінець кінцем, отримані значення перераховуються в модуль стоку твердих наносів (м³/c∙км²).

При моделюванні просторового розподілу втрат ґрунтового шару в результаті зливи по першому (Ставропольський край) із двох регіонів в ПЗ прогнозного аналізу (який є двоступеневим дослідницьким підходом – просторова класифікація й власне – прогнозний аналіз) на підставі WEPP-моделі завдавалися “навчальні просторово-статистичні вибірки” щодо величин мінімальних, малих, середніх і великих витрат так, як це подається на рис. 19В.

Критерієм місцеположення “навчальної вибірки” були характеристики 1) типу землекористування, 2) морфології поверхні й 3) мережі рельєфу. Припускалося, що тут на вододілах переважний тип землекористування – зяб вирівняний, на схилах – зяб гребенястий й зяб плоскорізний – у прируслових частинах балок і в призаплавних частинах річкових долин.

По результативній карті прогнозу зливової ерозії, що із чотирьох класів-таксонів один (“середні витрати”) є практично відсутнім, а домінантне значення мають два просторові класи “Зона мінімальних витрат” і “Зона максимальних витрат” (рис. 20-В). Невиразність двох проміжних класів (“малі і середні витрати”) неможливо пояснити чим-небудь іншим, окрім особливостей характеристик гідролого-геоморфологічних систем субводозборів #1-13 (рис. 18-В).

Ці характеристики, практичному по кожному із цих субводозборів обумовлюють існування певного граничного значення динаміки твердих витрат, що, імовірно знаходиться в межах класів “малі – середні”, після досягнення якого ерозія збільшується експоненційно, оскільки порушується поріг чутливості гідролого-геоморфологічних систем цих субводозборів, навіть незважаючи на те, що вони належать до різних річкових басейнів.

При моделюванні зливової ерозії в басейні р. Чорна треба було приймати до уваги, що по результатах калібрування моделі відносно репрезентативним залишився тільки один тип землекористування – зяб гребенястий (табл. 2.27). Тому для адекватного моделювання було необхідно враховувати всі попередні наробки, наприклад, моделювання стану водонасиченості ґрунтового шару через модельну конструкцію TOPMODEL [²⁸³] й результати моделювання маршрутизації гідрологічного стоку (рис. 4-В, 6-В).

На підставі калібрування WEPP-моделі (табл. 2.27) для водозбору Чорної, для всієї території якого припускався лише один тип землекористування – зяб гребенястий, були вибрані дещо інші абсолютні значення чотирьох просторових класів-таксонів зливової ерозії (рис. 21-В).

Можна стверджувати, що цей водозбір у Південно-Західному Криму подає принципово іншу картину просторового розподілу зливової ерозії у порівнянні із вказаним вище регіоном у Ставропольському краї Росії (рис. 20-В). Кожний із класів-таксонів тут подається самодостатньо (рис. 21-В). Це певною мірою пояснюється однорідним типом землекористування, однак, на нашу думку, відповідь слід також шукати через порівняння морфолого-морфометричних атрибутів флювіального рельєфу, як майже єдиних об’єктивних характеристик гідролого-геоморфологічних систем цих двох територій поширення флювіальної морфоскульптури. Таким чином, може бути необхідним додатковий аналіз відповідних даних - певних топологічних й морфолого-морфометричних характеристики системи субводозборів по кожному із цих двох регіонів. Не складає значних труднощів, отримати такі розрахункові параметри при наявності відповідного програмного забезпечення із геоінформаційного моделювання водозбірних басейнів.

Всі результати моделювання, подані вище, як ми вже зазначали, відповідають модельному блоку верхнього активного шару, тобто ґрунтовому покриву та пов’язуються із іншими шарами через (2.4.18). Прив’язка всієї послідовності шарів до глобального циклу ерозії здійснюється через (2.4.19).

Відповідне моделювання модуля твердої витрати – модуля стоку наносів q_s (м³/с∙км²) за відсутністю калібрування цієї моделі та низки інших умовностей не можна вважати настільки ж вірогідним як й приведені розрахунки за WEPP-моделлю (див. рис. 20-В, 22-В), тому відповідні ілюстрації тут не наводяться.


2.4.7. Висновки


2.4.1. Ведучий флювіальний рельєфоутворюючий процес за визначений проміжок часу (ерозія або акумуляція) може бути встановлений методом факторизації кореляційно-регресійної матриці результатів порівняльного аналізу зміни мережі рельєфу за часом і шляхом імовірнісної оцінки параметрів структурної мережі, які змінюються.

2.4.2. Із застосуванням апробованих методик геостатистичного моделювання і просторової інтерполяції розроблено й запроваджено показник геостатистичної варіабельністі морфології рельєфу для систематизації територіального розподілу топографічного фактора ерозії та акумуляції. Цей геостатистичний параметр, відбиваючи, зокрема, просторову варіативність морфологічних показників і, взагалі, властивість анізотропії рельєфу, може відображувати з певною статистичною вірогідністю важливі чинники просторового варіювання літодинамічних та хемодинамічних процесів.

2.4.3. Розкладання на складові часового ряду твердого руслового стоку по головній долині басейну дає можливість диференціювати дві основні морфологічні частини басейну р. Оскіл за результатами оцінки літодинамічної складової функціонування природного довкілля водозбору.

2.4.4. Запропонований алгоритм розрахунку твердого площинного стоку і зроблене на його підставі типологічне районування території водозбору Оскіла за середньорічним модулем поверхнево-схилового змиву дозволяє дати загальну оцінку і попередній прогноз поверхнево-схилової ерозії по території достатньо великого річкового басейну.

2.4.5. Визначена за результатами геоінформаційного моделювання відмінність у просторовому розподілі площинної, з одного боку, і лінійної ерозії, з іншого, ще раз підкреслює ефективність і значні перспективи залучення новітніх дослідницьких методів до вивчення процесів водної ерозії ґрунтів.

2.4.6. Емпіричним шляхом визначено коригувальний коефіцієнт, який відображає вплив будови структурної мережі тальвегів флювіального рельєфу на процес міграції хімічних елементів - структурний потенціал геохімічного переносу.

2.4.7. Якщо метою впровадження геоінформаційного моделювання для просторового гідролого-геоморфологічного аналізу водозбірних басейнів вважати адекватне відтворення у відповідній моделі флювіальної геоморфосистеми водозбору, перш за все, рельєфу і гідрологічного режиму, то можна стверджувати, що є необхідним відтворення також і ряду інших компонентів – наприклад, хемодинамічних процесів функціонування середовища річкового водозбору.

2.4.8. Результати авторського калібрування WEPP-моделі відтворюють адекватну картину втрат ґрунту від зливової ерозії на тих територіях, що обиралися в якості тестових регіонів. Реалізація у відповідному програмному забезпеченні загальнонаукового методу просторової класифікації й прогнозного аналізу дозволяє встановлювати особливості територіального розподілу водної ерозії в межах водозбірних басейнів й на вододілах. На регіональних прикладах (Ставропольський край Росії та Південно-Західний Крим) реалізована оригінальна методика моделювання через “систему активного шару” поширення процесів водної ерозії по територіях водозбірних басейнів, що знаходяться у різних ландшафтних умовах.