Геоинформационное моделирование зон затопления участка реки Большой Иргиз

Географические факторы режима уровней воды в реке. Исследование уровневого режима реки Большой Иргиз. Характеристика весеннего половодья на территории Саратовской области в 2012 году. Геоинформационные технологии при моделировании зон затопления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство по образованию

Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

Кафедра геоморфологии и геоэкологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Геоинформационное моделирование зон затопления участка реки Большой Иргиз

Саратов 2012

Содержание

Введение

1. Географические факторы режима уровней воды в реке

1.1 Факторы, влияющие на режимы рек и развитие половодий

1.2 Характеристики уровневого режима реки Большой Иргиз

2. Основные методы прогнозирования максимальных уровней воды в реках

2.1 Существующие подходы к прогнозированию наивысших уровней воды в реке

2.2 Характеристика весеннего половодья на территории Саратовской области в 2012 году (по данным МЧС России)

3. Методы и приемы моделирования зон затоплений территорий

3.1 Геометрический метод расчёта зон затопления территории

3.2 Использование методов и приемов геоинформационного моделирования при построении зон затоплений территории

4. Применение геоинформационных технологий при моделировании зон затопления половодья 2012 года на участке реки Большой Иргиз

Заключение

Список использованных источников

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в мире отмечается рост числа и масштабов наводнений и связанных с ними социальных и экономических потерь. Как в настоящее время, так и в обозримом будущем, наводнения как стихийное бедствие не могут быть целиком предотвращены везде и всюду, их можно только ослабить, локализовать и при своевременном предупреждении свести к минимуму материальный ущерб.

Актуальность, а также высокая практическая и теоретическая значимость обусловили выбор направления исследования, цели и задачи работы, ее объект и предмет.

Цель данной работы: анализ существующих методов и приемов, прогнозирования наивысших уровней воды, моделирования зон затопления (последствий разлива рек, обусловленных половодьем) и дальнейшее их применение на практике. Исходя из поставленной цели, были сформулированы основные задачи курсовой:

1.Определить основные факторы, влияющие на режимы рек.

2.Ознакомиться с методами прогнозирования наивысших уровней воды, моделирования зон затопления

3.Проследить за половодьем на реках Саратовской области.

4.На основе знаний о методах моделирования, а также, используя характеристики половодий на реках Саратовской области, определить масштабы зон затопления при различных уровнях воды, в частности, при уровне, который наблюдался на реке Большой Иргиз во время половодья 2012 года.

Объектом изучения курсовой работы является участок реки Большой Иргиз вблизи города Пугачёва.

1. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ РЕЖИМА УРОВНЕЙ ВОДЫ В РЕКЕ

1.1 Факторы, влияющие на режимы рек и развитие половодий

Закономерно повторяющиеся изменения во времени взаимосвязанных характеристик водного потока -- расхода и уровня воды, уклона водной поверхности, скоростей течения -- определяют водный режим реки [1].

Река является элементом ландшафта, и ее режим отражает влияние всего комплекса физико-географических и климатических факторов, свойственных данной природной зоне. Среди них главная роль принадлежит осадкам и их распределению в году, режиму температуры воздуха, испарению и инфильтрации.

На равнинной территории природные факторы изменяются зонально. Соответственно зонально изменяется водный баланс и режим рек. Различают следующие гидрологические зоны: очень влажная (тундровая)(I), избыточного увлажнения (лесная)(II), переменного увлажнения (лесостепь)(III), полусухая (степная и полупустынная)(IV), сухая (пустынная)(V) и горные районы(VI) [2] (Рисунок 1.1).

река половодье геоинформационный затопление

Рисунок 1.1. Гидрологические зоны (по В.А.Троицкому) [2]

В горных областях ясно выражена высотная поясность климатов и ландшафтов и соответственно вертикальная гидрологическая зональность. В каждой зоне можно выделить районы, внутри которых однородность гидрологического режима проявляется более четко, чем во всей зоне.

В пределах каждой зоны или гидрологического района реки имеют общие черты водного режима, обусловленные общностью условий формирования стока. Эта общность проявляется в закономерном чередовании периодов повышенной и пониженной водности внутри года, называемых фазами водного режима. Вместе с тем отдельные реки, протекающие в пределах зоны, могут существенно отличаться по режиму, что обусловлено особенностями речного бассейна, являющимися азональными.

К их числу относятся: рельеф бассейна, геологическое строение, степень облесенности, озерность и заболоченность. Известное влияние оказывает также размер бассейна, его форма, а в горах -- ориентация склонов по отношению к странам света и влагоносным воздушным потокам. Влияние всех этих факторов сказывается на режиме двояко: они изменяют климатические условия -- осадки, температуру воздуха, испарение, а с другой стороны, влияют на добегание воды со склонов в русла и потери на инфильтрацию.

Половодьем называется ежегодно повторяющийся в один и тот же сезон продолжительный и высокий подъем уровня и расхода воды, обусловленный поступлением воды от главного источника питания реки. Половодье обычно сопровождается затоплением поймы [3].

Половодье может быть как снегового или снего-ледникового, так и дождевого происхождения. На разных реках земного шара оно проходит в разное время года. На Европейской равнине оно наблюдается весной, в бассейне Амура летом и осенью, а в Средиземноморье -- зимой. Начало половодья обычно определяют по дате устойчивого увеличения расхода воды, обнаруживаемого на гидрографе. Значительно сложнее определить его конец, особенно для рек с высокой естественной зарегулированностью или при частых дождевых паводках. Правильнее всего за конец снегового половодья принимать момент времени, когда через замыкающий створ пройдет остаток талой воды с наиболее удаленной части бассейна. Это делается с помощью данных о сходе снега, а также наблюдений за исчезновением ручьев в балках и оврагах [1].

На большей части территории России весеннее или весенне-летнее половодье образуется главным образом талыми водами сезонных снегов, а в горах -- также ледников. Выпадение дождей в период таяния снега и ледников увеличивает сток половодья.

Продолжительность его зависит от дружности таяния снега в бассейне. На равнинах одновременное таяние может охватить бассейны площадью до миллиона и более квадратных километров. В этих условиях половодье бывает высоким и продолжается не более 1,5-3 месяцев. С увеличением бассейна длительность его возрастает, так как снег неодновременно тает на всей площади и, кроме того, возрастает время добегания от верхних створов к нижним.

Если рассматривать отдельные реки, находящиеся в пределах какой-либо одной природной зоны, то высота половодья на них будет сильно различаться в связи с местными особенностями водосборов -- рельефом, почвогрунтами, растительностью, озерностью и заболоченностью и т. д. Различия будут тем больше, чем меньше водосборы.

В бассейнах с густой речной и овражно-балочной сетью стекание воды происходит быстрее, чем в условиях плоского рельефа. Поэтому в расчлененных водосборах половодье проходит более дружно, продолжительность его меньше, а максимальные расходы больше, чем в слабо расчлененных [3].

В лесу снег тает с меньшей интенсивностью и с некоторым запозданием по сравнению с полем. Талая вода задерживается на поверхности и затем большей частью фильтруется в почву. Вследствие этого на лесных реках половодье несколько запаздывает, а высота его ниже, чем на открытых. Лес способствует переводу поверхностного стока в подземный, за счет этого весенний сток понижается, а водность летней и зимней межени увеличивается. Однако регулирующая его роль неодинакова в разных климатических зонах и зависит, кроме того, от многих факторов: распределения насаждений на водосборе, видового состава, возраста и сомкнутости леса, почво-грунтов и рельефа. Именно поэтому количественная оценка влияния леса на сток половодья у разных авторов сильно расходится. Сложность учета влияния леса объясняется еще и тем, что факторы, связанные с залесенностью, действуют часто в противоположных направлениях, и выделить влияние каждого из них весьма трудно.

Снижение максимальных расходов в лесных бассейнах зависит от степени дренирования подземных вод. В больших бассейнах глубина вреза русел больше, чем в малых. Поэтому можно ожидать, что снижение максимумов в малых водосборах больше, чем на больших. При полном облесении в больших бассейнах максимальные расходы талых вод снижаются в 2-2,5 раза, а в малых -- до 5 и более раз [4].

Озера и болота также оказывают регулирующее воздействие на режим рек -- они способствуют снижению максимального стока и выполаживанию половодья. Влияние болот сказывается главным образом на снижении летних максимумов, когда уровень грунтовых вод в болотных массивах понижается, и аккумулирующая емкость их возрастает.

Величина модуля максимального расхода талых вод уменьшается с увеличением площади водосбора и зависит также от направления течения реки. В больших бассейнах снеготаяние происходит не одноврем...