авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

Математико-картографическое обеспечение геоинформационного моделирования геосистем и комплексов (на примере гидрологических)

-- [ Страница 5 ] --

Учитывая типологическую принадлежность объекта и его размещение в границах региона с высоким естественным эрозионным потенциалом, можно ожидать, что на первом этапе ведущую роль будет играть перераспределение донных отложений, оставшихся выше уровня воды. Наибольшего поступления наносов в результате линейного размыва донных отложений следует ожидать в результате эрозионной деятельности рек Зырянка и Быгель.

Наибольшую экологическую опасность обнажающиеся донные отложения будут представлять до их зарастания, то есть до формирования устойчивых сомкнутых растительных ассоциаций, препятствующих развитию дефляционных процессов.

В свою очередь это приведет не только к изменению морфометрических характеристик водохранилища, но и высыхание донных отложений, их воздействию на прилегающие экосистемы в связи с пылением, зарастанию ложа водохранилища и изменениям в наземных экосистемах с разной степенью интенсивности.

Заключение

В диссертации рассмотрено математико-картографическое, алгоритмическое и программное обеспечение геоинформационного моделирования пространственно-временных геосистем и комплексов (на примере гидрологических). Математико-картографическое моделирование пространственно-временных геоэкологических процессов и явлений проводилось на основе топографических, гидрографических, гидрометеорологических, экологических и других тематических данных, характерных для территории Уральского Прикамья.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. На основе геоинформационных технологий предложены методики определения и уточнения гидрографических, гидрологических характеристик рек, их бассейнов, а также морфометрических характеристик водохранилищ. Их основой явилось вычисление пространственных характеристик любого гидрологического объекта или явления. Так например, в пределах любого бассейна появляется возможность расчета линейных и площадных параметров объектов, причем, как суммарных значений, например, длины рек или площади, занятой озерами, так и с вычислением показателей каждого объекта и его доли от общего суммарного значения, что очень важно для исследований и расчетов речного стока, особенно по неизученным рекам.

Следующей важной функциональной особенностью созданной ГИС является возможность выделения глубоководной, мелководной и прибрежной зон и подзон в пределах какого-либо участка водохранилища и расчет их морфометрических характеристики. Определение этих таксонов выполняется по заданным пользователем критериям в виде значений глубин на их границах с последующим созданием векторных и растровых слоев, по которым вычисляются площади и пространственная статистика.

2. Разработаны методы математико-картографического моделирования для решения геоэкологических задач, связанных с формированием поверхностного стока с учетом неоднородности информации о территории водосбора. С их помощью возможно не только создание карт распределения гидрологических процессов и явлений, построение изолиний с заданным шагом, но и выполнение пространственного корреляционного и регрессионного анализов. Предложено использование обобщенного интегрального показателя для оценки неоднородности формирования поверхностного стока, что дало возможность комплексного учета и степени влияния каждого фактора.

3. На основе непараметрического вероятностно-статистического подхода разработаны новые математико-картографические модели качественных изменений водохранилищ при их сработке (в том числе не линейной). Проведенное моделирование позволяет оценить непараметрические функции распределения глубин и их параметры, а также строить графики функций распределения глубин. По этим результатам возможна классификация участков водохранилища в зависимости от изменения их морфометрических особенностей при понижении уровня воды. Эти изменения возникают из-за уменьшения площадей участков водохранилища покрытых водой, а также возможного появления отдельных замкнутых котловин (ям), не связанных с основной частью водохранилища.

4. Созданы алгоритмы геостатистического моделирования процесса сработки и обнаружения качественных изменений состояния водохранилищ на заданную величину, а также проведена оценка влияние сработки водохранилищ на условия зимовки и воспроизводства гидробионтов. Впервые для условий камских водохранилищ проведен расчет всех замкнутых котловин, образующихся в результате зимней сработки, где высока вероятность развития заморных явлений. Анализ полученных данных показывает, что на Камском водохранилище масштабы рассматриваемых явлений достаточно велики. Одним из вариантов решения проблемы является изменение в регламенте работы ГЭС. Так, при уменьшении амплитуды зимней сработки Камского водохранилища только на 1,5 м (до уровня 102,5 м. абс), количество ям, а также их суммарные площади и объемы сокращаются практически на 30 %, что существенно улучшит условия зимовки гидробионтов на Камском водохранилище. Другим вариантом решения является прокапывание прорезей. Для условий Воткинского водохранилища эта проблема менее актуальна и объясняется небольшой величиной зимней сработки в связи с положением в каскаде и соответствующим режимом регулирования.

5. Для всех бассейнов рек, на которых когда-либо велись наблюдения за стоком на территории водосбора Воткинского водохранилища, вычислены следующие характеристики: основные гидрографические показатели, площади с разными типами почв, закарстованность водосбора, антропогенная нагрузка на бассейны рек, а также впервые рассчитаны некоторые новые показатели и коэффициенты, определение которых традиционными методами крайне сложно или практически невозможно. При этом они играют далеко не последнюю роль в понимании ряда важнейших гидрологических процессов и явлений и позволяют, особенно при отсутствии данных наблюдений, косвенным путем получить важные гидрологические сведения.

6. Методами геоинформационных технологий проведена оценка мощности накопленных донных отложений и их пространственного распределения. Основой для решения задач, связанных с процессом сработки водоема и определением мощности отложений, послужило создание оптимальной цифровой модели рельефа дна водоема, построенной математико-картографическими методами на основе информации о состоянии территории до и после образования водоема. Для решения проблемы получения формальных выводов о процессе сработки на территории Нижнезырянского водохранилища с учетом понижения его уровня реализован программный инструмент, позволяющий применить определенный статистический подход: моделировать сброс воды в водохранилище на заданный уровень c получением полигонального слоя, содержащего информацию о не осушенных и осушенных областях водохранилища с пространственной оценкой донных отложений.

7. Разработана геоинформационная модель, позволяющая проводить оценку развития неблагоприятной экологической ситуации, вызванной снижением уровня водохранилища. Прогноз изменения экологической ситуации при снижении уровня Нижнезырянского водохранилища, прежде всего, будет связан с изменением морфометрических характеристик водоема, перераспределением иловых отложений по площадям, их высыханием и воздействием образовавшийся пыли на прилегающие экосистемы, а также зарастанием ложа водохранилища и изменением наземных экосистем. После предполагаемого спуска воды в Нижнезырянском водохранилище ожидается увеличение площади мелководных зон (глубина менее 2 м) и начнется интенсивный снос осушенных донных отложений в оставшуюся часть водохранилища, что приведет к его обмелению и расширению мелководной зоны, а также к интенсивному размыву толщ накопленных донных отложений и формированию на осушившемся участке дна новых пойменно-русловых форм рельефа, соответствующих новым гидродинамическим условиям. Одновременно с эрозионным размывом на участке осушения неизбежно развитие дефляционных процессов, чему будет способствовать высыхание обнажающегося слоя донных отложений. Максимальный уровень пыления ожидается на втором этапе развития последствий сброса вод – обнажения поверхности отложений при отсутствии фитопродуцирования, т. е. в период, когда их поверхность просохнет до состояния пыления, но еще не будет покрыта растительностью. Процесс зарастания обнажающейся донной поверхности протекает с различной степенью интенсивности в зависимости от эдафического состояния грунтов, их пригодности для роста и развития зональных видов растительности. Однако формирующиеся наземные экосистемы недостаточно эффективны для стабилизации экологической обстановки в охранной зоне водохранилища, требующий коренной реконструкции, направленной на повышение фитопродукционных и водоохранно-защитных свойств.

Публикации по теме диссертации

Монографии

1. Применение геоинформационных технологий в гидрологических исследованиях // Пермь. Алекс-Пресс. 2010. 217 с. (соавтор Калинин В.Г.)

2. ГИС и математико-картографическое моделирование при исследовании водохранилищ (на примере камских) // Пермь. Алекс-Пресс. 2011. 158 с. (соавтор Калинин В.Г.).

3. Анализ системы водоподпорных гидротехнических сооружений с использованием геоинформационных технологий //Пермь. Пермское книжное издательство. 2011. 208 с. (соавторы Шавнина Ю.Н,, Соболева Е.Б., Михайлов А.В., Немтин Г.Н.).

4. Малые водохранилища: экология и безопасность //Пермь. ОАО ИПП «Уральский рабочий». 2012. 256 с. (соавтор Максимович Н.Г.).

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

5. Некоторые аспекты применения геоинформационных технологий в гидрологии // Метеорология и гидрология. 2000. № 12. С. 71–78. (соавтор Калинин В.Г.).

6. Гидрологическая геоинформационная система «Бассейн Воткинского водохранилища» // Метеорология и гидрология. 2002. № 5. С. 95–100. (соавтор Калинин В.Г.).

7. Использование гидрографических характеристик рек и их бассейнов в гидрологических расчетах // Метеорология и гидрология. 2002. № 11. С. 75–80. (соавтор Калинин В.Г.).

8. К вопросу о влиянии рельефа на сток рек Воткинского водохранилища // Метеорология и гидрология. 2004. № 3. С. 98–104. (соавтор Калинин В.Г.).

9. Изучение оползневой деятельности на берегах Камского водохранилища с применением ГИС-технологий // Геоморфология. М.: Изд-во «Наука». 2004. Вып. 4. С. 55–62. (соавторы Назаров Н.Н., Симиренов С.А., Тюняткин Д.Г.).

10. Моделирование объема сработки водохранилища и расчет мощности донных отложений // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2007. № 10. (соавторы Шавнина Ю.Н, Максимович Н.Г.).

11. Методологические аспекты пространственного анализа формирования стока рек с использованием математико-картографического моделирования // Метеорология и гидрология. № 1. 2009. С. 85–90. (соавтор Калинин В.Г.).

12. Технология комплексной оценки фитомассы сельскохозяйственных культур по данным дистанционного зондирования Земли. Вестник Удмуртского университета. Биология. Науки о Земле. 2010. Выпуск 4. Ижевск. С. 3–10. (соавторы Калинин Н.А., Свиязов Е.М., Смирнова А.А.).

13. Оценка мощности и экологических характеристик донных отложений водохранилища с помощью геоинформационного моделирования // Инженерные изыскания. 2011. № 1. С. 32–38. (соавторы Максимович Н.Г., Ворончихина Е.А., Первова М.С., Шавнина Ю.Н.).

14. Математико-картографическое моделирование процессов снеготаяния // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5; URL: http://www.science-education.ru/105–7156. (соавторы Шавнина Ю.Н., Шихов А.Н.).

15. Комплексный подход в исследовании динамики процессов снеготаяния на водосборах рек // Вестник УдГУ, сер. Биология, Науки о Земле. 2012, № 4, С. 136–145. (соавторы Шавнина Ю.Н., Шихов А.Н.).

16. Пьянков С.В. Разработка принципов и создание единой геоинформационной системы геологической среды г. Перми (Инженерная геология и геоэкология) // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6; URL: http://www.science-education.ru/106-7893 (дата обращения: 25.12.2012).
8 с. (соавторы Коноплев А.В., Копылов И.С., Наумов В.А., Ибламинов Р.Г.).

17. Пьянков С.В. Оптимизация интегрального показателя формирования зимнего стока // Метеорология и гидрология. 2013. (Принято в печать). (соавтор Калинин В.Г.).

Статьи в журналах и научных сборниках

18. Использование геоинформационных систем для определения гидрографических характеристик водных объектов // Гидрология Урала на рубеже веков: Тезисы докладов науч. - практич. конф. / Перм. ун-т. Пермь, 1999. С. 22–23. (соавтор Калинин В.Г.).

19. К вопросу о точности выполнения картометрических работ традиционными способами и с применением ГИС-технологий // Вопросы физической географии и геоэкологии Урала: Межвуз. сб. науч. тр./ Перм. ун-т. Пермь, 2000. С. 50–54 (соавтор Калинин В.Г.).

20. О точности определения морфометрических характеристик водохранилищ // Вопросы физической географии и геоэкологии Урала: Межвуз. сб. науч. тр./ Перм. ун-т. Пермь, 2002. С. 121–125. (соавтор Калинин В.Г.).

21. Геоинформационные технологии в гидрологических исследованиях // Тез. докл. VI Всероссийского гидрологического съезда. Секция 1. Состояние и перспективы развития систем гидрологических наблюдений и информационное обеспечение потребителей. СПб. Гидрометеоиздат, 2004. С. 69–71 (соавтор Калинин В.Г.).

22. Гидрологическая ГИС водохранилищ (на примере камского каскада) // Региональный конкурс РФФИ-Урал. Результаты научных исследований, полученные за 2004 г. Аннотационные отчеты. Пермь; Екатеринбург: УрО РАН, 2005. С. 270–273. (соавторы Матарзин Ю.М., Калинин В.Г., Мацкевич И.К.).

23. Исследование гидрологического режима крупных водохранилищ с использованием геоинформационных технологий (на примере камских) // Региональный конкурс РФФИ-Урал. Результаты научных исследований, полученные за 2005 г. Аннотационные отчеты. Пермь; Екатеринбург: УрО РАН, 2006. С. 240–243. (соавторы Калинин В.Г., Мацкевич И.К., Микова К.Д.).

24. Гидрологическая ГИС водохранилищ (на примере камского каскада) // Региональный конкурс РФФИ-Урал. Результаты научных исследований, полученные за 2005 г. Аннотационные отчеты. Пермь: ПНЦ УрО РАН, 2006. С. 271–275. (соавторы Мацкевич И.К., Калинин В.Г.).

25. Гидрологическая ГИС водохранилищ и особенности ее структуры // Современные географические исследования: сб. тр. ученых геогр. фак-та, посвящ. 90-летию Перм. гос. ун-та / Перм. ун-т. – Пермь, 2006. С. 143–150. (соавтор Калинин В.Г.).

26. Использование геоинформационных технологий в области охраны окружающей среды // Состояние и охрана окружающей среды в Пермском крае за 2007 г. Пермь, 2008. C. 264–266. (соавтор Шавнина Ю.Н.).

27. Исследование гидрологического режима крупных водохранилищ с использованием геоинформационных технологий (на примере камских) // Региональный конкурс РФФИ-Урал. Научно-практические итоги региональных конкурсов РФФИ-Урал в Пермском крае за 2004–2006 гг. Аннотационные отчеты. Пермь: ПНЦ УрО РАН, 2007. С. 255–259. (соавторы Калинин В.Г., Мацкевич И.К., Микова К.Д.).

28. Гидрологическая ГИС водохранилищ (на примере камского каскада) // Научно-практические итоги региональных конкурсов РФФИ-Урал в Пермском крае за 2004–2006 гг. Аннотационные отчеты. Пермь: ПНЦ УрО РАН, 2007. С. 289–292. (соавторы Мацкевич И.К., Калинин В.Г.).

29. Геоинформационная система «Гидротехнические сооружения Пермского края» как пример реестра водных объектов // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, Москва, 2008. (соавтор Шавнина Ю.Н.).

30. Региональная гидрологическая ГИС «Бассейн Воткинского водохранилища»//Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. № 2010620078. 1 февраля 2010 г. (соавтор Калинин В.Г.).

31. Гидрологическая ГИС «Водохранилища камского каскада» // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. № 2010620079. 1 февраля 2010 г. (соавтор Калинин В.Г.).

32. Геоинформационная система «Гидротехнические сооружения Пермского края» (ГИС ГТС «Пермского края») // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. № 2011620638. (cоавтор Шавнина Ю.Н.).

Материалы конференций

33. Некоторые аспекты комплексной оценки экологической ситуации. Тез. конф. «Безопасность биосферы». Свердловск. 1–3 декабря 1998. С. 125. (соавторы Колегова Н.В., Денисова М.О.).

34. Эколого-геоинформационная система как элемент управления экологической ситуацией в городской агломерации. Тез. конф. «Безопасность биосферы – 98». Свердловск. 1–3 декабря 1998. С. 108. (соавторы Резвых В.В., Тарбаев Д.Д., Карзенкова А.В.).

35. Методика построения обобщенных интегральных показателей для информационного обеспечения экологического мониторинга и управления природопользованием //Тез. конф. «Распознавание образов и анализ изображений». Новосибирск. 11–18 октября. 1998 г. С. 111–114. (соавторы Абусев Р.А., Колегова Н.В., Денисова М.О.).

36. Использование геоинформационных технологий для информационной поддержки принятия управленческих решений // Тез. конф. «Эколого-экономическая конференция Коми-Пермяцкого автономного округа». Кудымкар. 1999. (соавторы Михалев В.В., Коноплев А.В.).

37. ГИС-технологии в изучении экзогенных геологических процессов // География, общество, окружающая среда: развитие географии в странах Центральной и Восточной Европы: Тез. докл. Ч. 2. Калининград: Изд-во КГУ, 2001. С. 55–56. (соавторы Калинин В.Г., Назаров Н.Н., Симиренов С.А., Анисимов В.М., Тюняткин Д.Г.).

38. О новых подходах в определении гидрографических характеристик и их роль в расчетах стока // Научная конференция по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах-участниках СНГ, посвященная 10-летию образования Межгосударственного совета по гидрометеорологии: Тез. докл. Секция 2. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. С. 101–102 (соавтор Калинин В.Г.).

39. Опыт создания цифровой модели дна водохранилища (на примере Камского) // Материалы междунар. конф. «ИнтерКарто-ИнтерГИС – 8»: ГИС для устойчивого развития территорий. Хельсинки – Санкт-Петербург, 28 мая – 1 июня 2002. С. 229–231. (соавтор Калинин В.Г.).

40. О создании гидрологической ГИС «Водохранилища камского каскада» // География и регион. VII. География и экологическое образование в школе и вузе. VIII. Картография и геоинформатика: Материалы Междунар. науч.- практ. конф. (30 сент.– 4 окт. 2002 г., г.Пермь) / Перм. ун-т. Пермь, 2002. С. 151–154. (соавтор Калинин В.Г.).

41. Особенности информационной обработки и анализа данных в гидрологической ГИС // Тез. докл. XI Всероссийского форума «Рынок геоинформатики России. Современное состояние и перспективы развития». – М.: ГИС-Ассоциация, 8-10 июня 2004. С. 59–60. (соавтор Калинин В.Г.).

42. Применение ГИС-технологий для изучения оползневых процессов на берегах водохранилищ // Материалы междунар. конф. «ИнтерКарто-ИнтерГИС – 10»: ГИС для устойчивого развития территорий. Владивосток, Чанчунь (КНР), 12–19 июля 2004. С. 536–539. (соавторы Калинин В.Г., Назаров Н.Н.).

43. Особенности формирования зоны осушки на Камском водохранилище в процессе зимней сработки // Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. «Современные проблемы исследований водохранилищ». Пермь. 2005. С. 157–162. (соавторы Калинин В.Г., Гареев Р.Р.).

44. О расчете морфометрических характеристик зоны переменного подпора на Камском водохранилище с применением ГИС-технологий // Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов: Материалы научной конференции. – Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН,

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.