Использование ГИС при создании сетки линий стекания поверхностного стока

ведущий специалист отдела

системного анализа

ГП «НПЦ «Мониторинг»

2004 год

Использование ГИС при создании сетки линий стекания поверхностного стока.

Сетка линий стекания – это совокупность проведенных на плане территории линий, ортоганольнальных к горизонталям поверхности. При наличии сетки линий стекания можно не только определить характер и распределение поверхностного стока природных ландшафтов, а также наметить места за наблюдением стока.

Построение сеток линий стекания это задача во многом географическая, поскольку требует, прежде всего, определения структуры ландшафта: описания компонентов и распределения их в пространстве болот.

Многочисленными исследованиями ученых выявлено, что сток зависит от свойств природных комплексов, а именно характера морфологической структуры территории. Одним из таких свойств является дренируемость ландшафтов. На недренируемых ландшафтах (болотные) сток осуществляется по гидрографической сети, включающей водотоки, озёра, топи, и путём фильтрации в деятельном горизонте. На дренируемых ландшафтах (лесные водораздельные комплексы) сток только по гидрографической сети.

Строятся сетки линий стекания на основе дешифрирования космических снимков, так как высокая разрешающая способность КС позволяет четко распознавать структуру ландшафтов.

При построении линии стока болотных ландшафтов используется методика .

Он исходит из того, что сток в болотных массивах происходит по деятельному слою торфяной залежи, толщиной от 30 до 70 см. Остальная часть торфяной залежи составляет инертный горизонт и рассматривается как водоупор по отношению к деятельному. Деятельный слой, обладая чрезвычайно большими коэффициентами фильтрации и соответственно крупными порами, беспрепятственно пропускает выпадающие на его поверхность осадки, которые фильтруются с большой скоростью до уровня грунтовых вод. Отличительной чертой болотных массивов является то, что уклоны поверхности грунтовых вод практически всегда равны уклонам поверхности болотного массива. В результате горизонтали поверхности болотного массива можно рассматривать как линии равных напоров и строить на этой основе расчётные сетки линий стекания, которые характеризуют реальный фильтрационный поток влаги, залегающий в толще массива. Таким образом, характер и направление линий стекания зависит от гидрологических свойств деятельного слоя, зависящих(его) от структуры болотных ландшафтов.

Структура болотных ландшафтов определяется с помощью косвенных дешифровочных признаков по космическим снимкам. В итоге при построении сетки стекания используется система предварительно обоснованных взаимосвязей между структурой ландшафта и направлениями течения воды в фильтрационных потоках.

К первой группе признаков (индикаторов) (для нанесения линий стекания) относятся признаки, определяющиеся структурой ландшафта. Это ориентация элементов микрорельефа в микроландшафтах комплексного строения: грядово-мочажинных и грядово-озерковых. Направление линий стекания в них перпендикулярно направлению гряд и мочажин.

Ко второй группе признаков относятся структурные элементы, характеризующие строение ландшафтов, а также расположение последних относительно внешней гидрографической сети.

Рис 1. Дешифровочные признаки болотных ландшафтов

При построении линий стока дренируемых ландшафтов выявляется характер рельефа, влияющего на направление стекания воды. Для этого используется топографическая основа, с которой снимаются горизонтали, по рисовке которых определяются уклоны поверхности и направление временных водотоков. При использовании космической информации реки, временные водотоки обнаруживаются по прямым дешифровочным признакам: форме русел, рисунку, образуемому действующим руслом и следами старых русел, фототону изображения воды. Косвенными признаками служат положение русла реки в рельефе местности, специфический растительный покров, изменение фоторисунка вдоль кроны.

Сетки линий стекания строятся в ГИС-пакете MapInfo Professional, версии 6.5. на основе создания информационных (тематических) слоёв. Она формируется из следующих информационных слоёв:

- ландшафтов, классифицированных по степени дренируемости.

- линий стока, полученных в результате визуального дешифрирования космических снимков Landsat 7, 9. Оно основывается на выявлении морфологической структуры ландшафтов по средством прямых и косвенных дешифровочных признаков. К прямым признакам относится рисунок, текстура, размер контура, спектральная яркость. К косвенным относятся местоположение объекта, его географическое соседство, следы взаимодействия с окружением. Болотные открытые моховые ландшафты, рямовые чётко выявляются по гладкой компактной текстуре с комплексным мозаичным рисунком. Грядово-мочажинные, грядово - и озерково-мочажинные выявляются по гладкой полосчатой текстуре с линейным расплывчатым рисунком.

Дренированные комплексы имеют пятнистую, зернистую текстуру с различным типом рисунка от однородного до пятнисто контрастного и пятнистого.

- горизонтали и высотные отметки – отражающие характер рельефа территории и уклоны поверхности.

- промышленные объекты, которые также влияют на направление движения влаги.

Рис 2. Структура сетки линий стекания поверхностного стока

Расчётные сетки линий стекания можно использовать:

·  для расчета стока с болотных массивов

·  выделения полигонов для осуществления мониторинговых мероприятий за водным и гидрохимическим режимами болот

·  при определении водоохранных зон болотных массивов

·  при обосновании строительства и прокладки различных промышленных объектов, так как сетка линий стекания показывает направление стекания болотных вод, в результате можно выделить места с наименьшим скоплением влаги.

Составлены сетки линий стекания для атласа ХМАО, для лицензионных участков нефтяных месторождений при ОВОС, планировании сети комплексного мониторинга, на территорию природного парка Кондинские озёра.