CC BY
25
УДК 528.9:004+556.536 А.А. Шибких
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул
ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВОДНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА УЧАСТКЕ РЕКИ ОБЬ
A.A. Shibkikh
Institute for water and environmental problem SB RAS (IWEP SB RAS) 1 Molodyognaya st., Barnaul, 656038, Russian Federation
GEOINFORMATION PROVISION OF WATER-ECOLOGICAL INVESTIGATIONS AT THE OB RIVER SITE
The paper deals with water-ecological problems that are currently central for the Ob river site from the confluence of Biya and Katun' rivers and to the inflow into Novosibirsk reservoir. The solution of these issues calls for the use of geoinformation base of morphometric and hydrological data. The technique for creation of the digital elevation model of the river site under study using the topographic and pilot maps is described.
Для решения проблем водного хозяйства Алтайского края учитывая их разнообразие и комплексность, необходимо использовать современные научные подходы. Совместное использование геоинформационных систем, ГИС-технологий и компьютерного моделирования является основой для решения важных и сложных задач обеспечения устойчивого функционирования водохозяйственных комплексов.
Главной водной артерией Алтайского края является р. Обь. Исследуемый участок реки - от слияния до впадения в Новосибирское водохранилище (рис. 1) - является важным с точки зрения хозяйственной деятельности. На его берегах расположены населенные пункты, в том числе города Бийск, Барнаул и Камень-на-Оби. Основные актуальные водохозяйственные проблемы этого участка, исследуемые в настоящее время следующие:
Интенсивные русловые процессы, протекающие практически на всем участке исследуемого объекта и приводящие к изменению рельефа речной долины;
- Прохождение половодья, приводящее к затоплению значительных площадей, в том числе и в границах населенных пунктов;
- Загрязнение воды, обусловленное сбросом загрязненных сточных вод и значительной антропогенной нагрузкой на водосборный бассейн, приводящее к ухудшению качества воды;
- Надежное прогнозирование объемов сезонного стока р. Обь в Новосибирское водохранилище, необходимое для установления режима расхода воды через Новосибирскую ГЭС.
Для обеспечения научных исследований данными необходима выработка процедур преобразования исходной информации в параметры компьютерных
моделей и, в частности, сведение разнородной картографической информации к единой системе координат. Для хранения в единой системе координат разнородной морфометрической, гидрологической и иной информации на территорию поймы р. Обь от слияния до впадения в Новосибирское водохранилище в среде ГИС ArcGis 9.2. создана геоинформационная база данных, в настоящее время включающая в себя следующие компоненты:
- Изображения листов топографических карт масштаба 1 : 25 ООО (270 листов);
- Изображения листов лоцманских карт участков р. Обь (38 листов).
Рис. 1. Участок р. Обь от слияния до впадения в Новосибирское водохранилище с приустьевыми участками рек Бия и Катунь
При совмещении листов лоцманских и топографических карт были обнаружены участки плохого согласования информации о контурах островов, побочней и других русловых форм, положении проток и устьев притоков. Эти проблемы вызваны русловыми деформациями, произошедшими за период между топографической и русловой съемкой (в среднем 20 лет), на основании которых были составлены топографические и лоцманские карты. В случае наличия такой несогласованности, за основу была взята информация о рельефе русла с лоцманской карты, как карты с более поздней съемкой, а
информация о рельефе пойменной части откорректирована с использованием других данных, таких как космические снимки или фрагменты топографических карт с более поздней съемкой местности.
Необходимо отметить, что участки плохого согласования информации носят локальный характер. Включенные в базу данных листы лоцманских карт покрывают весь участок русла р. Обь от слияния до впадения в Новосибирское водохранилище, листы топографических карт покрывают всю пойму указанного участка р. Обь за небольшими исключениями. Таким образом, существующей в базе данных информации достаточно для обеспечения компьютерных моделей исходной морфометрической информацией на участок р. Обь от слияния до впадения в Новосибирское водохранилище.
Кроме того, созданная база данных позволяет осуществлять привязку необходимую для компьютерного моделирования тематической информации, такую как положение хозяйственных и природных объектов, устья основных притоков, точечные источники загрязнений, места сбора проб и др.
Для решения водохозяйственных задач с применением компьютерного моделирования необходимо наличие информации о морфометрии русла и речной долины. Источником данных для определения морфометрии русла исследуемого участка р. Обь в период осенней межени являются листы лоцманских карт. Для моделирования течения при высоких уровнях воды, информация о морфометрии русла в период осенней межени, приведенная на лоцманских картах, может быть дополнена информацией о рельефе поймы с топографических карт.
Источником данных об уровнях воды в балтийской (абсолютной) системе координат, а также расходах воды и ледовой обстановке является информация с водомерных постов, публикуемая в гидрологических ежегодниках. На исследуемый участок р. Обь в фондах ИВЭП СО РАН существуют гидрологическая информация (в том числе данные ежедневных наблюдений) с 7 водомерных постов.
Необходимая для построения ЦМР русла и поймы исследуемого участка р. Обь информация с листов топографических и лоцманских карт и водомерных постов представлена в табл. 1.
В настоящее время на участок р. Обь от слияния до впадения в Новосибирское водохранилище создана цифровая модель рельефа (система створов) для компьютерного моделирования на основе одномерных горизонтальных математических моделей, включающая в себя 434 створа (в среднем 1 створ на 1,1 км). Столь частое расположение створов обусловлено сложной геометрией русла р. Обь, однако в этом случае созданная цифровая модель рельефа подробно описывает значимые изменения поперечного сечения русла реки. В настоящее время ведутся работы по созданию двумерной цифровой модели рельефа для компьютерного моделирования на основе двумерных плановых и комбинированных математических моделей.
Таблица 1. Информации, необходимая для построения ЦМР речной долины р. Обь от слияния до впадения в Новосибирское водохранилище
Источник данных Информация Область применения
Листы топографических карт Изолинии высот Определение положения границы поймы
Определение морфометрии поймы (цифровая модель рельефа поймы)
Определение морфологии поймы (положение второстепенных проток при высоких уровнях воды)
Уровень воды Интерполяция (экстраполяция) уровня воды между (вне) водомерных постов
Приведение данных о рельефе русла из относительной системы координат (глубины) в абсолютную Балтийскую систему высот
Различные данные Привязка листов лоцманских карт
Листы лоцманских карт Береговая линия Определение современного положения береговой линии для уровня воды р. Обь в период осенней межени
Линии и отметки глубин Определение морфометрии русла (цифровая модель рельефа основного русла)
Данные водомерных постов Уровни Расчет уровня воды р. Обь в период осенней межени в Балтийской системе высот в створах водомерных постов
© А.А. Шибких, 2009
