Введение к работе
Актуальность работы. Актуальной задачей водного хозяйства на сегодняшний день является совершенствование системы управления водными ресурсами. Сложность этой задачи обусловлена большим числом отраслей, использующих водные ресурсы, и наличием глубокой взаимосвязи между природой и обществом. Острота водохозяйственных проблем и постоянное усиление антропогенного воздействия на окружающую среду влияют на специфику управления водными ресурсами.
Реализация государственной политики России в области управления, использования, воспроизводства и охраны водных ресурсов основывается на схемах комплексного использования охраны водных объектов. Схемы комплексного использования и охраны водных объектов представляют собой информационную основу для выбора актуальных эффективных решений при разработке, планировании и осуществлении программ по использованию и охране водных объектов, а также для установления лимитов водопотребления и водоотведения. Намечаемые в схемах водохозяйственные и водоохранные мероприятия осуществляются через федеральные, бассейновые и территориальные программы по использованию, восстановлению и охране водных объектов [Коваленко и др., 2006].
Для разработки таких схем, а также водохозяйственных балансов водных объектов в новом Водном кодексе Российской Федерации (2006 г.) указана необходимость осуществления гидрографического и водохозяйственного районирования.
В современных условиях решение задачи водохозяйственного районирования территории должно основываться на современной научной, информационной, математической и технологической базе. Использование автоматизированных технологий водохозяйственного районирования позволит повысить его объективность, а также эффективность управления водными ресурсами. Автоматизированное водохозяйственное районирование формирует базу для выделения упорядоченных, организованных систем водного хозяйства и создает этим основу для оперативного управления водным потенциалом страны, его использованием и охраной.
Принципиальная позиция автора в ходе выполнения работы заключается в использовании широко доступных статистических материалов в качестве исходных данных, что делает предлагаемую технологию общедоступной.
Объектом исследования является водные ресурсы в целях контроля их использования и управления водным хозяйством, а предметом исследования диссертации является автоматизированное водохозяйственное районирование.
Основная цель диссертационной работы состоит в разработке
методики и технологии проведения автоматизированного
водохозяйственного районирования.
Для достижения этой цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:
Разработать методику водохозяйственного районирования;
Выполнить анализ возможностей технологических средств для решения задач, связанных с районированием территории по водохозяйственным показателям;
Разработать методические и технологические приемы автоматизированного расчета водохозяйственных показателей;
Разработать методические и технологические приемы автоматизированного расчета водохозяйственных показателей в элементах русловой сети и построения модели стягивания информации по длине речной сети;
Разработать методические и технологические приемы проведения районирования территории в различных пространственных и временных масштабах;
Провести апробацию технологии автоматизированного водохозяйственного районирования на примере бассейна Волги.
Исходные материалы и методы исследований. При проведении исследований в качестве исходных данных использовались электронные топографические и тематические (природно-климатического и водно-ресурсного потенциала регионов) карты различных масштабов, цифровые модели рельефа различного пространственного разрешения, справочно-статистическая информация (в первую очередь, данные Государственных докладов о состоянии окружающей природной среды, Государственного водного кадастра и сведения об использовании воды по форме 2-ТП (ВОДХОЗ).
При обработке, анализе и подготовке данных, для разработки компьютерной технологии автоматизированного водохозяйственного районирования использовались современные технологические средства: географически информационная система (ГИС), специальное программирование в тех случаях, когда стандартные средства анализа, представляемые ГИС-технологиями, оказывались недостаточными для решения поставленных задач, и информационно-моделирующий комплекс ECOMAG.
Практическая значимость работы.
Результаты проведенных исследований имеют выраженный прикладной аспект. При апробации разработанной технологии районирования на бассейне Волги получена серия водохозяйственных карт, позволяющих представить обстановку в регионе с различных сторон с использованием разнообразных водохозяйственных критериев и показателей. Результаты, полученные с помощью разработанной методики и технологии автоматизированного водохозяйственного районирования в различных пространственных и временных масштабах, позволяют комплексно рассматривать вопросы взаимодействия хозяйственных мероприятий и окружающей среды, рекомендовать меры по снижению негативных последствий антропогенной деятельности путем проведения водоохранных мероприятий или отказа от экологически
необоснованных проектов, и, в целом, могут служить информационной и технологической поддержкой при проведении нового водохозяйственного районирования на территории России в связи с принятием Водного кодекса РФ (2006 г.).
Исследования проводились в рамках научно-исследовательских работ Государственного института прикладной экологии по государственному контракту № АТ-03-28/823 от 17 декабря 2004 года и были использованы при подготовке методики водохозяйственного районирования в ФГУП «Центр Российского регистра гидротехнических сооружений и государственного водного кадастра» (справка о внедрении от 06.02.2007).
Научная новизна работы заключается
в новом современном подходе к решению водохозяйственных задач, выразившемся в создании методики и технологии автоматизированного водохозяйственного районирования на основе бассейнового подхода с использованием различных критериев и показателей;
в разработке методических и технологических приемов автоматизированного расчета водохозяйственных показателей на элементарных речных бассейнах;
разработке методических и технологических приемов автоматизированного расчета водохозяйственных показателей в элементах русловой сети;
в разработке методических и технологических приемов автоматизированного водохозяйственного районирования в различных пространственных и временных масштабах.
Результаты, полученные в работе, достоверны и обоснованы, что обеспечивается использованием современного математического аппарата и технологических средств, большого объема статистических данных, объективных критериев районирования, а также подтверждается путем сопоставления расчетных и фактических данных по притоку воды к водохранилищам Волжско-Камского каскада (средняя относительная погрешность составляет 9 %). Основные положения, выносимые на защиту:
Методика автоматизированного водохозяйственного районирования, основанная на принципах выделения элементарных речных бассейнов в качестве исходных единиц районирования и наложении на них распределенной водохозяйственной информации, представляемой в разрезе единиц административного деления;
Методы использования геоинформационной системы ArcView и информационно-моделирующего комплекса ECOMAG в качестве инструментария для построения автоматизированной технологии водохозяйственного районирования;
Технология автоматизированного водохозяйственного районирования на базе технологических платформ ArcView и ECOMAG, включающая в себя оригинальные алгоритмы и компьютерные программы;
4 4. Практические приемы автоматизированного водохозяйственного районирования на
примере бассейна Волги и серия водохозяйственных карт для этого бассейна. Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы исследований водохранилищ» (Пермь, 24 - 26 мая 2005 года), на 7 Международном конгрессе «Вода: экология и технология - Экватэк-2006» (Москва, 30 мая - 2 июня 2006 года), Второй конференции молодых ученых национальных гидрометеорологических служб государств-участников СНГ (Москва, 2-3 октября 2006 года), на конференциях молодых уче-іьіх Института прикладной геофизики им. акад. Е.К. Федорова (2003,2005) и Государственного института прикладной экологии (2004). Кроме того, результаты работы были представлены на Генеральных ассамблее европейской ассоциации геофизических наук (General Assembly EGS) в 2006 г.
По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ. Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 125 наименований. Работа включает 148 страниц текста, в том числе 45 рисунков и 1 таблицу.
Благодарности: автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю Ю.Г.Мотовилову за помощь в подготовке диссертации, коллегам по работе Е.С. Дмитриеву, Н.В. Коваль и О.О. Бородину за помощь в постановке проблемы, научные консультации и расстановку необходимых акцентов.
