CC BY
21
УДК 528.9: 631.4
К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ЗЕМЕЛЬ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ВЕТРО-ВОЛНОВОЙ ЭРОЗИИ (НА ПРИМЕРЕ НОВОСИБИРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА)
Алексей Викторович Дубровский
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры кадастра и территориального планирования, тел. (383) 361-01-09, e-mail: avd5@mail.ru
Игорь Юрьевич Паяльников
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант, Институт кадастра и природопользования, e-mail: fimbul.v1@gmail.com
В статье рассматриваются проблемы рационального использования земельных ресурсов территории Новосибирского водохранилища. Предлагается ряд технических решений по организации системы мониторинга состояния земель прибрежной зоны. Приведены примеры выполнения работ по определению скорости разрушения береговой линии в результате про-грессирования ветро-волновой эрозии почв.
Ключевые слова: мониторинг, водные ресурсы, данные дистанционного зондирования Земли, береговая линия, Новосибирское водохранилище.
TO THE QUESTION OF DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF MONITORING THE STATE OF LAND IS SUSCEPTIBLE TO WIND-WAVE EROSION (ON THE EXAMPLE OF NOVOSIBIRSK RESERVOIR)
Alexey V. Dubrovsky
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc. Prof., Department of Cadastre and Territorial Planning, tel. (383)361-01-09, e-mail: avd5@mail.ru
Igor Y. Payalnikov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., graduate of the Institute of Cadastre and Environmental Management, e-mail: fimbul.v1@gmail.com
The article deals with problems of rational use of land resources the territory of the Novosibirsk reservoir. Proposes a number of technical solutions for organization of monitoring of lands in the coastal zone. Examples of performance of works on determination of the rate of destruction of coastline the result of the progression of wind and wave erosion.
Key words: monitoring, water resources, remote sensing data of the Earth, the coastline, the Novosibirsk water reservoir.
Качество водных ресурсов имеет огромное значение для формирования комфортной среды жизнедеятельности человека. Исторически все поселения строились по берегам водоемов, так как водные объекты обеспечивали челове-
ка продуктами первой необходимости: водой и едой, а в последствие выполняли важную роль при развитии торговли, промышленности, энергетики и т.д. Список направлений хозяйственного использования водных объектов увеличивался с каждым днем. Кроме хозяйственного использования, водные объекты, играют значительную роль в рекреационной обеспеченности освоенных территорий. Каждый житель России проводит за сезон колоссальное количество времени (по меркам его досуга) у реки или другого водоема, наслаждаясь величием и красотой природы, восстанавливая и развивая физические и психические силы организмы. Это является главной задачей организации системы рекреации.
Водохранилища России, всегда создавались в обжитых районах с развитой социально-экономической инфраструктурой или тяготели к ним, поскольку водоемы этого типа предназначены, прежде всего, для удовлетворения разнообразных потребностей населения и экономики в пресной воде, энергетических ресурсах, создании транспортных путей и т.п. Однако, само по себе изменение рельефа и ландшафта природно-территориального комплекса нарушает естественный водный поток, что влечет за собой неминуемо разрушение береговой линии, рис. 1.
Рис. 1. Примеры разрушения береговой линии Новосибирского водохранилища в результате ветрово-волновой эрозии почв: а) Участок берега в районе села Завьялово; б) Участок берега в районе села Сосновка
Новосибирское водохранилище - сложный техногенный природно-терри-ториальный комплекс (ТПТК). ТПТК представляет собой совокупность взаимодействующих природных и искусственных объектов, образующихся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природной средой. ТПТК являются сложными самоорганизующимися системами с природными компонентами, содержащими в себе взаимосвязанные элементы различного уровня иерархии [1]. Характерная черта ТПТК - открытость границ и условность в их определении и
установлении на местности. Это обусловлено тем, что различные техногенные воздействия на окружающую природную среду, в частности на геолого-физическую среду имеют синергетический (кооперативный) характер и могут создавать общее экологическое неблагополучие не только в границах локализации ТПТК, но и в смежных с ним природно-территориальных образованиях. В освоенных промышленных и сельскохозяйственных районах, правомерно выявление не границ ТПТК в контурном их понимании, а граничных зон влияния.
Для проведения геоинформационного исследования современных геодинамических характеристик территории, развития ветроволновой эрозии, овра-гообразования и деградации прибрежных земель Новосибирского водохранилища были использованы космические снимки территории водохранилища, полученные в 1979, 1989, 1999, 2009 годах, а также материалы полевого обследования территории. Данная работа выполнялась при поддержки ИТЦ «СКАН-ЭКС» в рамках договора о научно-техническом сотрудничестве.
В результате сравнения разных эпох наблюдения, с использованием программного обеспечения Image Procession были получены данные о скорости переработки берегов водохранилища (рис. 2). На некоторых участках скорость разрушения береговой линии составила 5 метров в год.
а) б)
Рис. 2. Результат анализа данных дистанционного зондирования территории:
а) Пример отступания береговой линии водохранилища в результате прогрес-сирования процесса переработки берегов вблизи села Завьялово; б) Участки береговой линии Новосибирского водохранилища подверженные разрушению
Получены следующие количественные данные, характеризующие скорость переработки берегов Новосибирского водохранилища за период 1979-2009 года, рис. 2 б) [3]:
- протяженность берегов, подверженных умеренно - опасному, опасному и весьма опасному линейному отступанию берега (по классификации В. Т. Трофимова) составляет 190 км (30% длины береговой линии);
- протяженность берегов, подверженных катастрофическому отступанию береговой линии, со скоростью, более 5 м в год, составляет 120 км (19% длины береговой линии);
- площадь земель, разрушенных за 30 лет, с линейным отступанием берега до 70 м составила 9,5 км. кв.;
- площадь земель, разрушенных за 30 лет, с линейным отступанием берега от 70 до 140 м и более, составила 16,5 км. кв.
Таким образом, площадь разрушенных земель за 30 лет составила более 26 км. кв.
Территории наиболее подверженные разрушению показаны на градиентной модели скоростей смещения береговой линии за период 1979-2009 года, рис. 3.
Рис. 3. Градиентная модель скоростей смещения береговой линии Новосибирского водохранилища
Из анализа данных по скорости смещения береговой линии и сопоставлении этих данных с почвенной картой территории можно дать прогноз по наиболее подверженным развитию ветро-волновой эрозии и процессам деградации земель. Учитывая состав почв в качестве прогнозного решения можно сделать вывод, что наиболее интенсивно будут размываться участки в почвослагающих породах, которых представлены боровые пески. В дальнейшем скорость смещения существенно снизиться на участках занятых черноземами. Не следует
забывать, что, не принимая меры по предотвращению деградации земельного фонда прибрежной территории Новосибирского водохранилища, в местах наиболее интенсивного размытия береговой линии, теряются ценные в рекреационном плане земельные участки.
Ущерб от потери сельскохозяйственных земель, земель лесного фонда, заиливания водоема и негативные экологические последствия разрушения берегов сделали исключительно актуальной задачу мониторинга и защиты земельного фонда водохранилища.
Для организации системы наземного мониторинга, были выбраны 10, наиболее подверженных разрушению участка береговой линии. Эти участки отмечены на рис. 3 как «участки контроля» системы мониторинга. На местности каждый «участок контроля» был закреплен двумя пунктами. От образованной между пунктами линии осуществлялись перпендикулярные промеры до береговой линии. Промеры брались через каждые 10 метров, рис. 4.
а) б) в)
Рис. 4. Примеры мониторинга положения береговой линии
с использованием геодезических средств измерения:
а) Пример промера геодезической рулеткой (до 50 метров); б) Пример использования отражателя для проведения измерений; в) Применение лазерной рулетки для определения расстояния от базисного направления до береговой линии (по перпендикуляру)
Таким образом, актуальность задачи выполнения мониторинговых наблюдений за состоянием береговой линии Новосибирского водохранилища не вызывает сомнения. Особый контроль должен быть организован на участках интенсивного разрушения береговой линии вблизи автодорог, зданий и сооружений. Применение данных дистанционного зондирования совместно с традици-
онными средствами геодезических измерений поможет сократит финансовые и временные затраты на организацию и поддержку функционирования системы мониторинга состояния земельных ресурсов Новосибирского водохранилища.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дубровский А. В. Предпосылки использования фрактального подхода при исследовании самоорганизующихся объектов геодезии // Сборник трудов молодых ученых СГГА / под ред. проф. Т. А. Широковой. - Новосибирск : СГГА, 2003. - С. 56-60.
2. Состояние и проблемы экологической безопасности Новосибирского водохранилища [Электронный ресурс] / Тезисы к конференции - Новосибирск: Правительство НСО, 2012. -36 с.
3. Дубровский А. В. Управление техногенными природно-территориальными комплексами с использованием пространственных данных (на примере Новосибирского водохранилища) // Материалы Междунар. конф., 18-09 сентября 2012 г. Инновационные технологии сбора и обработки геопространственных данных для управления природными ресурсами. -Алматы: КазНТУ им. К. И. Сатпаева. - С. 263-269.
4. Фадеенко Н. В. Применение матричного метода анализа прибрежной территории Новосибирского водохранилища для развития рекреации и туризма // ГЕО-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск : СГГА, 2010. Т. 3. - С. 112-118.
© А. В. Дубровский, И. Ю. Паяльников, 2016
