Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Водная эрозия на склонах и сток речных наносов Бобровицкая, Нелля Николаевна

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Бобровицкая, Нелля Николаевна. Водная эрозия на склонах и сток речных наносов : автореферат дис. ... доктора географических наук : 11.00.07 / Гос. гидрологич. ин-т.- Санкт-Петербург, 1995.- 58 с.: ил. РГБ ОД, 9 95-2/1663-x

Введение к работе

- з -Актуальность проблема. Анализ обширной научной литература, посвященной вопросам исследования водноэрозиошшх процессов, показывает, что интерес к ним непрерывно возрастает во всем мире, так как их интенсивность является важнейшим показателем состояния природной среды. В реаультате эрозии снижается плодородие почв, .ухудшается качество воды в реках и водоемах, происходит эанесеиие и заиление прудов, водохранилищ, деградация пойм и русел рек. Вместо со стоком наносов также переносятся и аккумулируются загрязняющие вещесва.

К началу 1970-х годов в США, СССР и др. отранах сформировалось несколько научных направлений в исследованиях водной эрозии: изучение изменения профили смытых почв на основе его сравнения о профилем песмытых почв, дождевание монолитов и стоковых площадок, лабораторные исследования сопротивляемости почв смыву, изучение стока наносов рек и частично временных ручьев, В результате были выявлены главные овойотва, определяющие противоэроэнонкые качества почоы, к которым относятся ее отруктура, содержание и состояние в почве гумуса, механический ооотав почвы, характер разложения и минерализации органических веществ.

Наибольшее распространение для количественной оценки ошва и отока наносов получили эрозионные коэффициенты. В СССР они были приманены В.Г.Глушковым и В.В.Поляковым для оценки интенсивности водноэрозионных процессов на речных водосборах (1940), а в США Уиш-мейером и Смитои в "Универсальном уравнении почвенных потерь" (1940). В нем иопольэуотся индексы, учитывающие влияние энергии и интенсивности ливней, типа и состояния почвы, длины и уклонов склона на величину сшва, и индексы, выражающие влияние землепользования и противозрозионных мероприятий. Однако измерения стока наносов проводили на изолированных стоковых пдощэд'ках, которые нарушали целостность гидрографической системы, и, как следствие, результаты таких намерений невозможно надежно использовать для оценок смыва о неизученных склонов, а также увязать эти данные со стоком наносов малых, средних и крупных рек.

Достоверные выводы о распределении смыва почв по длине склона можно получить только по данным непосредственных измерений в верхних, первоначальных ввеньях гидрографической сети. Начало таким измерениям было положено в 1933 г. А.С.Козменко, а затем эти исследования были продолжены в лабораторій наносов ГТИ, МГУ, организациях

. 4 -Мипседьхоза СССР и др.

Следует отметить, что большинство этих работ,, способствовало развитию учения о стоке наносов о малых водосборов, но ряд важных аспектов формирования водноэрозионных процессов в них подробно не рассматривался. Например, структура временной ручейковой сети надежно нэ фиксировалась, так как отсутствовали соответствующие мэто-

«

ды; существующие методики измерения стока наносов не позволили учесть переотложение почвы по длине склона на больших территориях; методики учета стока наносов не содержали экспресс-методов оценки развития эрозионных процессов на крупных территориях с детальной оценкой как зон распределения активной эрозии, так и стока нанооов временных ручьев.

В разработке этих вопросов и методологии мониторинга стока наносов, которые могут использоваться для репения важных региональных и глобальных научных проблем,, связанных с транспортом наносов, и заключается актуальность темы и обоснование цели.настоящей работы.

Цеди и задачи работы. Преследовались три цели: разработка методов натурных исследований стока наносов в верхних звеньях гидрографической сети с использованием данных, получаемых наземными и дистанционными способами; разработка методики расчета стока наносов со склонов; исследование закономерностей формирования стока наносов малых, средних и крупных рек в условиях антропогенного воздействия и расчет его характеристик. В соответствии с целями работы были сформированы следующие задачи:

исследование стока наносов со склонов и факторов, его определяющих, с учетом таких характеристик гидрографической системы как целостность и саморегулирование;

разработка наземных и дистанционных методов определения структуры временной ручейковой сети на склонах;

- разработка модели формирования отока наносов со склонов;
-'реализация разработанных методов и моделей для оценки стока

наносов со склонов в различных природных зонах;

типизация антропогенных воздействий, их экологических последствий в изменении стока наносов и состояния русел рек;

оценка тенденций изменения стока наносов и мутности рек под воздействием антропогенных факторов;

составление карт мутности рек России и сопредельных госу-

- Б -дарств в масштабах 1 : 2 500 000 и 1 : 10 000 000. Предмет исследований и личный вклад соискателя в решение проблемы. Предметом исследования были водноэрозионные процессы, развивающиеся во всех звеньях гидрографической сети, начиная от микроручейковой сети в приводораздельных чаотях склонов, малые, средние и крупные реки. Экспериментальные работы, анализ и обобщение как материалов специальных исследований, так и данных многолетних наблюдений Гоо-комгидромета СССР, Росгидромета и ведомственных организаций проводились под руководством и при непосредственном участии автора.

Автором был организован и проведен натурный эксперимент о использованием аэрофотосъемки и наземной стереофотограмметрической съемки, а также наземных данных.измерений гидрологических и гидравлических характеристик во временных ручьях и реках на водосборах рек Дона, Волги, Оби, Ладожского озера и п-ва Ямал. Использованы обширные материалы сети наблюдений Госкомгидромета СССР, Росгидромета и ведомственных организаций за стоком наносов, му.тноотыо и стоком воды со склонов, малых, средних и крупных рек. Всего по стоку наносов рассмотрено 2 800 поотов, а по стоку воды - 3 000 постов о периодом наблюдений за мутностью от і до 52 лет. Продолжительность рядов наблюдений по стоку воды достигала 100 и более лет. Автором создан специальный архив материалов аэрофотосъемок и база данных по стоку накосов и факторам, его определяющим. Автору принадлежит постановка задач исследований, методическая основа развития 'аучного направления, значительная часть теоретических и экспериментальных исследований и обобщение полученных материалов.

ПРЕДМЕТОМ ЗАЩИТЫ ЯВЛЯЮТСЯ разработанные автором:

методы натурных исследований характеристик водной эрозии, получаемые с применением наземных и дистанционных средств;

метод расчета характеристик водной эрозии и. стока наносов со склонов;

обоснование гидролого-морфологического метода оценки тенденций изменения стока наносов в различных звеньях гидрографической сети;

новые карты мутности и выявленные закономерности ее формирования в условиях антропогенного воздействия в различных природных

зонах России и сопредельных государств.

Научная новизна 'заключается в следующих результатах:

разработано научное направление - метод комплексного гидролого-морфологического исследования стока наносов в верхних звеньях гидрографической системы с учетом ее целостности и самоорганизации.

разработана методика применения аэрофотосъемок и наземной стереофотогршетрической съемки для исследования характеристик временной ручейковой сети и стока наносов со склонов; получена качественно новая информация о структуре временной ручейковой сети, распределении зон активной эрозии и аккумуляции наносов на склонах;

разработана графо-аналитическая модель формирования стока наносов, в которой структура временной р/чейковой сети определяется по материалам аэрофотосъемок или данным наземных обследований; применение графо-аналитической модели для оценки стока наносов со склонов в условиях проведения противоэрозионных мероприятий на территории земледельческих районов России, Украины, Белоруссии и др. показало, что неучет структуры отекания при проектировании противоэрозионных мероприятий приводит во многих случаях к усилению водно-эрозионных процессов;

обоснован гидролого-морфологический и статистический метод оценки однородности рядов наблюдений за стоком наносов и выявлены тенденции изменения стока наносов и мутности на территории России и сопредельных государств; исследованы доминирующие факторы и закономерности формирования стока наносов как в целом для территории России и сопредельных государств,так и более детально для отдельных крупных бассейнов: Ладожского озера, Днепра, Дона, Кубани, Волги, Оби, Ямала и др. и дана типизация воздействий антропогенных факторов на состояние русел рек;

предложена схема учета стока наносов при наличии и недостаточности гидрометрических данных путем использования формулы транспортирующей способности с уточненными параметрами кривых зависимости стока наносов от стока воды, физико-географических характеристик речных водосборов и факторов антропогенного воздействия;

создан специализированный архив материалов аэрофотосъемок для верхних звеньев гидрографической сети и база данных по годовому стоку наносов рек России и сопредельных государств и впервые построена карта мутности масштаба 1 : 2 500 000, а также 'новая карта

_ *1

- I -

мутности маотаба 1:10 000 000. Новые методы, карты, фотосхемы, автоматизированная Саза данных, полученные в результате проведенных исследовании, используются в настоящее время в научных и проектных организациях для гидрологического обоснования мероприятий по регулированию водноэрозионных процессов и могут быть использованы в дальнейшем для осуществления мониторинга водноэрозионных процесоов и транспорта наносов в системе Роогидромета и ведомственных организаций.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Выполненные автором теоретические, методические и научно-технические разработки используются в настоящее время и могут быть использованы в будущем при:

- постановке детальных, крупномасшабных исследований стока на-
нооов для целей мониторинга природной ореды в естественных условиях
и при антропогенном воздействии;

-разработке мероприятий по регулировании отака наносов и водноэрозионных процессов в составе "Схемы комплексного использования и охраны водных реоурсов рек СССР до 2010 года";

анализе закономерностей многолетних колебаний стока наносов рек, районировании водосбора реки .Волги по условиям формирования отока наносов и оценке интенсивности стока наносов в составе "Схемы комг 'ексного использования и охраны водных реоурсов р.Волги на период до 2010 года";

гидрологическом обосновании противоэрозионных мероприятий в бассейне Азовского моря в составе "Схемы компдексного использования Азовского моря на период до 2010 года";

оценке стока взвешенных наносов рек и интенсивности водноэрозионных процессов на водосборе Ладожского озера;

.- проектировании противоэрозионных гидротехнических сооружений: водозадержизающих (валы-канавы, террасы, валы-террасы), водоналрав-ляощих (валы и нагорные канавы), водосборных и донных сооружений ;

проектировании агротехнических и водопочвоохранных мероприятий на речных водосборах;

исследовании эрозионных процессов и процессов формирования стока взвешенных наносов рек Алтайского края в зонах интенсивной хо-

- 8 -вяїитвенной деятельности с учетом охраны окружающей среды;

исследовании закономерностей формирования стока наносов со склонов в условиях вечной мерзлоты на примере полуострова Ямал для целей гидрологического обоснования строительства газопроводов;

прогнозах и расчетах смыва почв со склонов и стока наносов рек в составе радиационно-экологического мониторинга водной среды и разработке рекомендаций по водопользованию;

исследовании стока наносов как фактора миграции радионуклидов в системе почва-вода-донные отложения; усовершенствовании и составлении сезонных и годовых прогнозов радиоактивного загрязнения поверхностных вод на загрязненных территориях Украины, Белоруссии и России;разработке нормативных документов для Госкомприроды России с целью определения предельно-допустимой интенсивности водноэрозионных процессов по условиям функционирования речных систем о целью защиты рек и водоемов от деградации;

оценке трансграничного переноса наносов для субьектов Российской Федерации и вдоль границы России с сопредельными государствами; совершенствовании гидрологической сети наблюдений за стоком наносов на реках и временных водотоках.

Апробация работы. Основные результаты работы неоднократно докладывались на сессиях Ученого Совета ГГИ, на IV и V Всесоюзных гидрологических съездах (Ленинград, 1976, 1986) , Всесоюзных межвузовских конференциях по проблеме "Закономерности появления эрозионных и русловых процессов" (Москва, МГУ, 1976, 1981, 1987, 1991), Всесоюзной конференции "Теоретические основы противоэроэионных мероприятий", Одесса, 1979, Всесоюзной конференции по проблеме "Методы учета эро-зионногидрологических показателей при изучении процессов эрозии почв", Одесса, 1983, Всесоюзном совещании, организованном Главным Управлением землепользования Министерства сельского хозяйства СССР с целью рассмотрения представленных автором "Методических рекомендаций по применению материалов аэрофотосгемки для исследования и расчета характеристик водной эрозии почв" и "Методических рекомендаций по определению характеристик рельефа и смыва почв методами наземной фотосъемки", Москва, 1932, на VIII съезде географического общества СССР, Киев, 1985, на,IV координационном совещании по проблеме "Исследование русловых процессов на реках и в устьях рек и разработка методов их учета для различных отраслей нзродного хозяйства", Луцк,

1991, на секции русловых процессов и секции водного баланса Научного Совета по проблеме "Комплексное использование и охрана водных ресурсов", ГКНТ, 1991, международных симпозиумах по эрозии и транспорту, Париж, 1977, Италия, 1981, на XXIII геоморфологическом съезде, Казань, 1991; на научной конференции по динамике Арктической климатической системы, Ґетеборг, 1994; на международном симпозиуме по инженерным методам раочета стока наносов,- 1994, Г.С.Петербург.

Публикации. По теме диссертации опубликовано свыше 60 работ, в том чиоле одно авторское свидетельство на способ и четыре нормативных документа, которые были утверждены Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контроля природной среды, Министерством сельского хозяйства СССР и Министерством мелиорации СССР.

В качестве диссертации предотавляется доклад по совокупности основных результатов работ, список которых приведен в конце доклада.

Работа соотоит из пяти глав:

  1. Разработка гидролого-морфологического метода натурных исследований отока воды и наносов со склонов.

  2. Графо-аналитическая модель формирования отока наносов со склонов и расчет его параметров.

  3. Оценка основных тенденций изменения стока наносов и мутности рек за многолетний'период.

  4. Построение карт средней годовой мутности рек России и сопредельных государств в масштабе 1 : 2 500 000 и 1 : 10 000 000.

  5. Оценка транспортирующей способности водотоков и учет стока наносов в условиях антропогенного воздействия