WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ им. В.Б. СОЧАВЫ

На правах рукописи

Горошко Надежда Владимировна ЛАНДШАФТНО-ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГОДОВОГО СТОКА В БАССЕЙНЕ ВЕРХНЕЙ ОБИ 25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Иркутск – 2007 1

Работа выполнена на кафедре физической географии Новосибирского государственного педагогического университета

Научный консультант: доктор географических наук, профессор Бураков Дмитрий Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор географических наук Антипов Александр Николаевич кандидат географических наук Синюкович Валерий Николаевич

Ведущая организация: Сибирский научно-исследовательский гидрометеорологический институт (ГУ СИБНИГМИ)

Защита состоится 11 апреля 2007 г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 003.010.01 при Институте географии им. В.Б. Сочавы СО РАН по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 1, ученому секретарю диссертационного совета к.г.н. Рыжову Юрию Викторовичу, факс:

(3952) 42-27-17

Автореферат разослан 10 марта 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук Рыжов Ю.В.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основные направления гидрологических исследований в бассейне Верхней Оби включают разработку методов расчета характеристик годового, максимального и минимального стока рек, типов водного питания и внутригодового распределения стока (А.М. Комлев, 1966, 1992; Б.В. Фащевский, 1967, 1970; Д.А. Бураков и др., 1980; М.В. Тронов, 1948; В.А. Семенов, 1986; В.П. Галахов, Р.М. Мухаметов, 1999;

В.В. Паромов, 2002 и др.). В последнее десятилетие в ИГ СО РАН выполнен ряд исследований в области ландшафтной гидрологии. Объектом этих исследований стали реки Восточной и Средней Сибири (А.Н. Антипов, Л.М. Корытный, 1981; А.Н.Антипов, С.В. Марунич, С.Ф. Федоров и др. 1989;

А.Н.Антипов, В.Н. Федоров 2000; О.В. Гагаринова (2001) и др.). Алтай в ландшафтно-гидрологическом плане практически не изучен.

Пространственная структура колебаний различных гидрологических характеристик на равнинных территориях бывшего СССР многократно освещалась в литературе. Что же касается оценки пространственной изменчивости характеристик речного стока в горных районах, то эта область знаний исследована недостаточно.

Цель исследования заключается в разработке следующих наименее изученных для Алтая вопросов:

• применение ландшафтной индикации для картографирования годового стока;

• анализ закономерностей его территориально-временной изменчивости и пространственной корреляции.

Объектом исследования является бассейн Верхней Оби до г. Барнаула, в пределах которого находятся Алтайские горы и предгорные равнины.

Предмет исследования – применение ландшафтно-гидрологического и статистического подходов к изучению годового стока рек бассейна Верхней Оби.

В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести анализ синхронности (асинхронности) колебаний речного стока и привести параметры стока к многолетнему периоду наблюдений.

2. Оценить влияние физико-географических условий на территориальное распределение стока.

3. Исследовать факторы и закономерности пространственной корреляции годового стока с учетом изменчивости ландшафтно-гидрологических характеристик в горах.

4. Выделить стокоформирующие комплексы на основе исследования ландшафтов.

5. Провести ландшафтное картографирование нормы годового стока и оценить точность ее расчета по данным о ландшафтной структуре речного бассейна.

Эти задачи определили объем работы, логику ее построения и методику исследования.

Методология исследования. В диссертации применялись методы гидрологического анализа и синтеза, метод ландшафтной индикации, математические (статистические) методы, в том числе метод оптимизации для оценки стока различных стокоформирующих комплексов (СФК).

Метод гидрологического анализа и синтеза позволяет, используя информацию опорных пунктов наблюдений, установить закономерности формирования и пространственно-временного распределения стока с учетом влияния на него физико-географических условий. Данный подход был реализован по двум основным направлениям:

• традиционный метод гидрологической аналогии, • ландшафтная индикация и ландшафтное картирование речного стока.

В работе использовались статистические и графические программные средства обработки информации: Microsoft Excel (статистический анализ, регрессия), Corel Draw и Powent Point (картографическое представление результатов).

Исходные данные. В основу работы положены данные фондовых материалов Западно-Сибирского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Выполнено комплексное исследование пространственно-временных закономерностей многолетних колебаний годового стока рек бассейна Верхней Оби, включая пространственную корреляцию рядов, динамику цикличности, влияние атмосферной циркуляции.

2. Вместо широко известной корреляционной функции r = f(L), выражающей связь коэффициентов парной корреляции (r) от расстояния (L) между центрами тяжести бассейнов, для горных территорий предложены зависимости r = f(L, fл, H), где fл и H соответственно разница лесистости и высот центров тяжести сравниваемых бассейнов. Зависимости r = f(L, fл, H) рекомендуются для районов с примерно одинаковым соотношением типов водного питания рек.

3. На основе анализа ландшафтной карты Алтая (МГУ, ИГ СО РАН, 1982) и материалов гидрологических наблюдений установлено, что ландшафтные комплексы могут выступать индикаторами стока рек бассейна Верхней Оби. Этот вывод подтверждает перспективность применения для исследования стока алтайских рек ландшафтногидрологического направления, активно разрабатываемого в ИГ СО РАН для бассейна р. Ангары и других территорий. Исследуемая территория отличается исключительным разнообразием природных условий, обусловленным сложным геологическим строением, контрастным рельефом, особенностями климата, различиями территориального распределения тепла и влаги. Ландшафтная индикация годового стока реализована путем синтеза ландшафтных компонентов в стокоформи рующие комплексы (СФК) с применением математического метода оптимизации.

4. Впервые выполнено ландшафтное картирование годового стока рек бассейна Верхней Оби и получены оценки погрешностей расчета нормы модуля годового стока на основе информации о ландшафтной структуре речных бассейнов.

Практическая значимость предлагаемого исследования состоит в том, что в нем предложена система методик, на основе которых могут быть даны оценки нормы годового стока рек при отсутствии или недостаточности материалов наблюдений. Данные о речном стоке используются для оценки водных ресурсов, в процессе проектирования и эксплуатации систем водопотребления в сельском и коммунальном хозяйстве и промышленности. Достоверные сведения и расчетные значения характеристик речного стока необходимы для оценки загрязнения окружающей среды и разработки водоохранных мероприятий.

Апробация работы. Отдельные положения и результаты исследования докладывались автором на конференциях: «Ломоносов-2005» (Москва, 2005), «АВИЦЕННА-2006» (на конференции студентов и молодых ученых НГМУ (Новосибирск, 2006)), на ежегодных конференциях студентов и молодых ученых НГПУ (2000-2006). По теме диссертации опубликовано 13 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемой литературы, трех приложений. Основной текст изложен на 172 страницах и включает 78 таблиц и 36 рисунков.

Список литературы содержит 155 источников. Во введении обосновывается актуальность темы, цель и задачи исследования, формулируются основные положения, выносимые на защиту. В главе 1 рассмотрены физикогеографические факторы и закономерности формирования стока. Глава 2 посвящена комплексному исследованию пространственно-временных закономерностей многолетних колебаний годового стока рек бассейна Верхней Оби. В главе 3 рассмотрены проблемы ландшафтной индикации годового стока рек, выделены основные стокоформирующие комплексы, выполнено ландшафтное картирование годового стока рек и получены оценки погрешностей расчета нормы модуля годового стока на основе информации о ландшафтной структуре речных бассейнов. В заключении подведены итоги исследования, сформулированы основные выводы.

Работа выполнена на кафедре физической географии Новосибирского государственного педагогического университета под руководством профессора, доктора географических наук Д.А. Буракова. В процессе работы над диссертацией автор пользовался консультациями к.г.н., профессора В.М. Кравцова, к.г.н., доцента Н.В. Гуляевой. Всем им автор выражает искреннюю признательность за поддержку и помощь.

Автор искренне благодарит Д.А. Буракова за научное руководство работой и поддержку во время подготовки диссертации.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследований, определены цель и задачи работы, методы их решения, отражена научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе сделан обзор публикаций, посвященных исследованиям основных факторов формирования стока горных рек. Дана характеристика этих факторов и рассмотрено их влияние на процессы формирования стока рек бассейна Верхней Оби. Горный рельеф исследуемой территории обуславливает вертикальную поясность климатических условий и резкие контрасты увлажнения и теплообеспеченности. В высоких горах (хребты Катунский, Северо-Чуйский, Южно-Чуйский и др.) располагаются главные узлы современного оледенения Алтая, отличающиеся наиболее высокой общей увлажненностью и снегонакоплением. Напротив, в замкнутых котловинах (верхнее течение р. Чуи, плоскогорье Укок и др.) на высотах до 1700–2000 м располагаются наиболее засушливые степи и полупустыни (Курайская, Чуйская и др.). Различия в рельефе, геологическом строении, увлажнении и теплообеспеченности, объясняют закономерности территориального изменения ландшафтной структуры речных бассейнов, а строение поверхности речного бассейна, почвы и растительность определяют закономерности трансформации атмосферных осадков в речной сток и неоднозначность связей осадков и стока. Взаимосвязи в системе «рельеф–климат–ландшафты–сток» нами положены в основу дальнейшего исследования территориальной и временной изменчивости годового стока рек бассейна Верхней Оби.

Вторая глава посвящена исследованию пространственной корреляции и территориально-временной изменчивости годового стока. Выполнен анализ изменений коэффициентов парной корреляции по скользящим десяти-, двадцати- и тридцатилетиям, что позволило проследить изменчивость коэффициентов корреляции на различных отрезках временного ряда. Рассмотрена точность оценок выборочных коэффициентов парной корреляции годового стока. Получены зависимости этих коэффициентов по группам рек с различными типами водного питания от расстояния между центрами тяжести бассейнов, превышения средних высот водосборов и разницы их лесистости.

С учетом закономерностей пространственной корреляции годового стока и циклических колебаний водности выполнены расчеты нормы годового стока рек бассейна Верхней Оби.

В третьей главе изложены теоретические основы индикационного учения и подходы к ландшафтной индикации речного стока. Выполнено ландшафтное описание территории. Рассмотрены связи основных типов ландшафтов и стока. Проведена интеграция ландшафтов в стокоформирующие комплексы (СФК), в основе которой положена их информативность по отношению к стоку, и выполнен оптимизационный расчет нормы ландшафтного стока каждого СФК. Построена карта нормы модулей стока на основе ландшафтной карты Горного Алтая, на которой основные ландшафты объе динены в стокоформирующие комплексы, каждый из которых характеризуется своей величиной стока.

В заключении подведены итоги выполненной работы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ ПРЕДМЕТОМ ЗАЩИТЫ 1. Ход водности по годам за период инструментальных наблюдений на реках Алтая имеет общие черты, хотя в различных районах и высотных зонах заметны его отклонения, как по знаку, так и амплитуде изменений. Степень синхронности колебаний годового стока может быть описана матрицей коэффициентов парной корреляции и временным ходом коэффициентов корреляции на скользящих отрезках временного ряда различной продолжительности.

Исследуемая территория охватывает бассейн Верхней Оби, большая часть которого располагается в горах Алтая. Многообразие природных условий рассматриваемой территории, обусловленное различием в рельефе, геологическом строении, климате, обеспечивает большую пестроту в распределении годового стока. Степень изученности речного стока характеризуется размерами площади, приходящейся на один пункт наблюдений за стоком воды. Этот показатель для бассейна Телецкого озера равен 725 км2, бассейна р. Чуи – 838 км2, бассейна р. Катуни до впадения р. Чуи – 1363 км2. Крайне редка сеть в бассейне р. Чулышман – 8300 км2. Сравнительно лучшей гидрологической изученностью и равномерным распределением пунктов характеризуется бассейн р. Алея.

Для исследования степени синхронности многолетних колебаний годового стока были построены интегрально-разностные кривые для пунктов с продолжительностью наблюдений более 40 лет. Результаты их анализа приводятся в табл. 1. В бассейне р. Бии (р. Бия, Чулышман) ход колебаний водности в основном подобен. В бассейне р. Катуни (р. Катунь, Урсул, Майма) ход фаз водности в целом совпадает, лишь различается по амплитуде, величине и небольшим сдвигом относительно друг друга. В бассейне р. Чарыш – Усть-Кумир прослеживаются две крупные фазы: подъема до 1962–1963 гг., и спада до 2001г. В бассейнах р. Чарыш – Чарышский и Локтевка – Курья колебания водности характеризуются наличием нескольких циклов и практически совпадают во времени. В бассейне р. Ануй и Алей также прослеживается синхронность колебаний водности.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.