Водные бассейны европейской части россии

Водные бассейны европейской части россии

СОСТАВ СЛОЕВ

«Бассейны» — базовый слой ГИС проекта, содержащий 53865 полигональных объектов — картографических моделей бассейнов малых рек и межприточных пространств. Границы бассейнов выделялись с использованием авторской методики на основе цифровой модели рельефа GMTED 2010 ( Global Multi — resolution Terrain Elevation Data 2010, https://lta.cr.usgs.gov/GMTED2010) (пространственная детальность 250 м) и цифровой карты гидрографической сети масштаба 1:1000000. Предварительная обработка модели рельефа включала создание единой мозаики из фрагментов GMTED2010, коррекцию с использованием карты гидросети, устранение локальных «западин», присутствующих в исходной модели. Границы бассейнов строились в автоматическом режиме по алгоритму, реализованному в программе Whitebox GAT ( https :// whiteboxgeospatial . wordpress . com ). Векторная геометрия границ, представленная после автоматического выделения с точностью до линейного размера ячейки растра, корректировалась с помощью процедур сглаживания полилиний. Топологическая согласованность геометрии рек и границ бассейнов в устьях рек («схождение» границы бассейна к конечному узлу полилинии, представляющей реку) дорабатывалась в автоматическом и, частично, ручном режимах. Выделение бассейнов проведено планарно, то есть выделены бассейны рек и межприточные пространства – всего 53865 объектов.

Атрибутика объектов слоя включает характеристики рельефа в бассейнах, различные климатические показатели, преобладающий класс дочетвертичных отложений, преобладающие тип почвообразующих пород и тип почв, показатели лесистости, распаханности, залуженности, заболоченности бассейнов (%), подтип ландшафта, плотность населения в бассейнах, оценку антропогенной нагрузки, модельные значения модуля стока и годового слоя стока воды в бассейнах.

Морфометрические характеристики рельефа в бассейнах (средняя высота, размах высот, средняя крутизна склонов, средняя экспозиция склонов, длины линий тока, эрозионный потенциал рельефа) оценены на основе модели рельефа GMTED2010.

К лиматические показатели в бассейнах оценены по данным метеостанций Росгидромета. С ведения о местоположении метеостанций и данные ежедневных наблюдений за температурой воздуха и количеством осадков получены из архивов открытых данных ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД» ( http://meteo.ru/data/155-meteostations , http://meteo.ru/data/162-temperature-precipitation#описание-массива-данных). На их основе для метеостанций, обеспеченных данными, рассчитаны 16 климатических показателей:

— средняя годовая температура воздуха ;

— средняя температура воздуха в январе;

— средняя температура воздуха в июле;

— среднее многолетнее максимумов температуры за год;

— среднее многолетнее минимумов температуры за год;

— среднее многолетнее амплитуды температуры воздуха за год;

— среднее квадратическое отклонение температуры воздуха за год;

— среднее многолетнее число дней с температурой воздуха ниже +8 град. (продолжительность отопительного сезона) ;

— «суровость» климата — повторяемость сильных морозов (процент дней с температурой воздуха -30 град. и ниже в холодный период года);

— сумма активных температур (сумма среднесуточных температур воздуха за дни, когда температура превышает +10 град.);

— среднее годовое количество осадков ;

— среднее количество осадков в мае-августе;

— среднее количество осадков за холодный период года;

— среднее количество осадков за теплый период года;

— коэффициент вариации годового количества осадков;

— гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова.

Обработка проводилась за период с 1960 по 2014 гг. После чего в ыполнена пространственная интерполяция показателей на всю территории исследования (с использованием метода Multilevel B-spline Approximation) и обобщение их значений на бассейны рек.

Состав дочетвертичных отложений в бассейнах дается как класс горных пород, выделяемый по условиям поглощения и отдачи атмосферных осадков. Возможные значения: конгломераты, пески/галечники, суглинки, лессы, глины, хемоорганогенные породы, осадочные нерасчлененные, магматические, метаморфические, кристаллические нерасчлененные, смешанные породы . Информация обобщена с Государственной геологической карты дочетвертичных отложений масштаба 1:1000000. Источники данных: Цифровой каталог государственных геологических карт Российской Федерации М 1:1000000 (http://www.vsegei.com/ru/info/pub_ggk1000-3/); о тсканированные листы «новой серии» векторизовались в ходе работ по проекту.

Тип почв и тип почвообразующих пород , преобладающие в бассейнах, оценены по данным э лектронной почвенной карты России, разработанной в Почвенном институте им. В.В.Докучаева и доступной как Единый государственный реестр почвенных ресурсов России (http://atlas.mcx.ru/materials/egrpr/content/1DB.html).

Лесистость, распаханность, залуженность и заболоченность бассейнов оценена на основе карт наземных экосистем России TerraNorte RLC, разработанных в Институте космических исследований РАН по данным спутниковых наблюдений спекрорадиометром MODIS со спутника Terra (http://smiswww.iki.rssi.ru/; http://www.iki-z.ru/).

Подтип ландшафта в бассейнах определен по электронной ландшафтной карте СССР, доступной на сайте International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA, http://webarchive.iiasa.ac.at/Research/FOR/forest_cdrom/russian/for_cond_ru.html#landscapes).

П лотность населения в бассейнах оценивалась с использованием информации о численности населения в населенных пунктах Европейской территории России. Первичная оценка численности населения взята с цифровой карты населенных пунктов, а затем для городов и других крупных населенных пунктов (в том числе посёлков городского типа и сельских населённых пунктов с населением более 10 тысяч жителей) уточнена и актуализирована по данным Всероссийской переписи населения 2010 г. (http://www.gks.ru/free_doc/new_site/perepis2010/croc/perepis_itogi1612.htm).

Антропогенная нагрузка на бассейны оценена с учетом трех признаков: плотности населения в бассейне, густоты дорожной сети (с учетом типа дорог) и сельскохозяйственной освоенности территории бассейна. Эти переменные приведены к единой шкале с использованием преобразований, нормировки и весовых коэффициентов. Итоговый показатель антропогенной нагрузки приведен к пяти категориям: очень слабая, слабая, умеренная, сильная, очень сильная. В результате к первой категории отнесены бассейны, где нет населенных пунктов, дорожной сети и пахотных земель. Бассейны со слабой антропогенной нагрузкой характеризуются невысокой плотностью населения (в среднем 1 чел. на кв.км), дороги в основном лесные, полевые и проселочные грунтовые, густота которых в среднем 0.08 км на кв.км, а густота автодорог с покрытием в среднем 0.01 км на кв.км, процент распаханности в среднем около 1.5%. Умеренная антропогенная нагрузка получена для бассейнов, где в среднем густота проселочных дорог, автодорог с покрытием и распаханность выше (0.2 км на кв.км, 0.1 км на кв.км, 15%, соответственно), а средняя плотность населения — 15 чел. на кв.км. Для бассейнов, отнесенных к категории с сильной нагрузкой, характерны высокий процент распаханности земель, большая густота автодорог и автомагистралей, плотность населения в среднем около 100 чел. на кв.км. Бассейны с очень сильной нагрузкой расположены в основном на урбанизированных территориях (плотность населения более 1000 чел. на кв.км), с высокой густотой автомагистралей и ширококолейных железных дорог.

Модуль стока и годовой слой стока воды в бассейнах оценены на основе моделей, построенных по результатам статистического изучения зависимости речного стока от условий его формирования. На основе собранной в ГИС проекта геоинформации о характеристиках речного стока (гидрологическая информация на гидропостах) и о природно-антропогенных условиях в бассейнах гидропостов изучены статистические зависимости характеристик водного стока рек Европейской России от ландшафтно-географических условий и антропогенной нагрузки. Построены модели, описывающие эти зависимости. В качестве наиболее значимых предикторов в модель модуля стока воды вошли сумма активных температур, годовое количество осадков, средняя крутизна склонов, высота (для горных территорий), процент залесенности водосбора, процент распаханности, категория почвенного покрова. Полученные модели объясняют порядка 80% изменчивости данных, обеспечивая приемлемую точность прогноза, и отражают основные зависимости речного стока от условий его формирования в масштабе исследований, позволяя получить экстраполяцию величин речного стока на неизученные в гидрологическом отношении участки территории. К достоинствам построенных статистических моделей можно отнести их хорошую интерпретируемость в терминах уравнения водного баланса.

«Гидропосты». База гидрологических данных, созданная в ходе работ по проекту, включает информацию по речному стоку, полученную на гидрологических постах, ведущих наблюдения за стоком воды и/или стоком наносов на реках Европейской части России. В базу введены значения среднегодовых расходов воды и расходов взвешенных наносов, зафиксированных на постах за весь период наблюдений. Основным источником данных о стоке воды и стоке наносов послужили опубликованные материалы долгосрочных режимных наблюдений на гидрологических постах «Ресурсы поверхностных вод СССР» и «Государственный водный кадастр». Часть данных получена из открытого цифрового архива Глобального центра данных по стоку (Global Runoff Data Centre, http://www.bafg.de/GRDC/). Часть информации для постов Волжско-Камского бассейна актуализирована по данным до 1985г., полученным из открытых источников (http://caspi.ru/), а для постов бассейнов Верхней Волги, Камы, Нижней Волги по данным до 2013г., полученным в рамках выполнения работ по договору с ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД».

Для пространственной привязки гидрологических постов использовались сведения о их местоположении c сайта «ВНИИГМИ-МЦД» (http://meteo.ru/services-and-products/131-hydro-data). Координатная привязка гидропостов уточнялась с использованием векторных слоев водных объектов масштаба 1:1000000, слоев общегеографического содержания различных масштабов, крупномасштабных топографических карт, детальных космических снимков на Google Maps и Яндекс.Карты на основе информации о названиях реки и пункта наблюдений, о расстояниях от истока или устья до поста. Создание точечных объектов слоя гидропостов проводилась с соблюдением топологических отношений с объектами слоев гидросети масштаба 1:1000000 (геометрическое совмещение точки гидропоста с вершиной полилинии для линейного объекта гидросети или с вершиной «скелетона» полигона, представляющего площадной объект гидросети).

Всего слой содержит 1965 точечных объектов – гидрологических постов, обеспеченных данными о стоке воды и/или стоке наносов на реках Европейской части России. В настоящий момент и з характеристик гидропостов на геопортале представлены: название пункта наблюдений, код поста по общегосударственной системе кодирования гидрологических постов Росгидромета, название главной реки, длительность периода наблюдений. Планируется разместить в открытый доступ данные о средних многолетних среднегодовых расходах воды и наносов. Пока эта информация не представлена на геопортале.

«Изучаемая область» — Европейская часть России.

«Гидрография» — объекты гидрографической сети, представленные на карте М 1:1 000 000.

Источник

Внутренние воды России — характеристика и разнообразие крупных рек и озер

Понятие внутренних вод

Пресная вода — это важный бесценный природный ресурс, от наличия которого непосредственно зависит качество жизни в регионе. Под разнообразием внутренних вод и рек России принято понимать совокупность подземных источников, ледников, озёр, болот и водохранилищ. В общей сложности на территории России насчитывается 3 миллиона озер и 2,5 миллиона рек. Самым большим водоемом считается Каспийское море, а самым глубоким пресным озером в мире является Байкал.

Распределение по территории России водных источников неоднородно, этот показатель зависит от климатических факторов:

• подземного и поверхностного стока;
• уровня испарений;
• количества осадков.

В европейской части России имеется большое количество озёр и водохранилищ, а вот в Сибири, где климат более суров, протекают немногочисленные, но полноводные реки, считающиеся одними из самых протяжённых в мире. В северной части, в особенности в районе тайги и тундры, крайне мало озёр, поверхностных и подземных источников воды, что объясняется сложными климатическими особенностями и среднегодовыми отрицательными температурами.

Основные бассейны

Для упрощения классификации озёр и рек их относят к определённым бассейнам, в которые они впадают. Принято различать следующие основные бассейны внутренних вод России:

• Северного Ледовитого океана.
• Каспийского моря.
• Тихого океана.
• Атлантического океана.

Наибольшее количество внешнего и внутреннего стока, а именно 84 процента, приходится на бассейн Северного Ледовитого океана. Обусловлено подобное географией, границами и климатом страны. К области Северного Ледовитого океана относятся такие крупнейшие реки, как Северная Двина, Печора, Обь, Енисей, Индигирка, Лена и другие.

Бассейн Каспийского моря, а он также относится к внутренним водам, включает около 10% страны, а к нему относится около 5% стока, в том числе такие реки, как Волга, Урал и Терек. На Дальнем Востоке находится бассейн Тихого океана, на долю которого приходится 8% речного стока. Большую часть из таких вод несет полноводная река Амур. К бассейну внутреннего стока России и Атлантического океана, который включает лишь 3% всех внутренних вод в России, относятся реки Кубань, Дон и Нева.

Виды рек, особенности их питания

Реки — это своеобразные водные артерии, на берегах которых сосредоточены крупные города-мегаполисы. Издревле человек предпочитал селиться у воды, так как подобное позволяло существенно упростить ведение сельского хозяйства. Особенности внутренних вод будут различаться в зависимости от рельефа, по которым текут реки. Их принято разделять на несколько основных категорий:

Для равнинных рек характерна полноводность, малые уклоны берегов, минимальный уровень падения и спокойное медленное течение. К ним относятся Обь, Двина, Дон, Волга и Днепр.

Горные реки встречаются преимущественно на Кавказе, а также в Восточной Сибири, в районе Якутии и на Дальнем Востоке. Они характеризуются большими уклонами, бурным течением, протекая в извилистых узких долинах. Скорость течения и их направление может существенно изменяться. Это Витим, Онон, Шилка, Аргунь, Селенга.

Также специалисты выделяют смешанные реки, которые в зависимости от своего течения могут иметь горный и равнинный характер. Например, в верховьях Лены, которые расположены на высокогорье, течение воды быстрое, русло проходит в узких каньонах, а высота отвесных берегов может достигать 100 метров. Уже после Якутска течение Лены становится спокойным и равнинным. К таким смешанным рекам относятся Урал, Енисей, Колыма, Иртыш и так далее.

Питание рек может осуществляться за счет подземных и поверхностных вод. Эта характеристика в первую очередь зависит от особенностей местности и климата в регионе. Принято разделять следующие типы питания рек и озёр:

• дождевое происходит за счёт осадков и характерно для Кавказа и рек, впадающих в Черное море;
• ледниковое питание происходит за счёт таяния снегов в горах, что часто отмечается на Алтае и Северном Кавказе;
• смешанное, то есть за счет подземных вод, осадков и таяния снега, характерно для большинства рек в России.

Под режимом рек принято понимать их поведение в различную пору года. Так, может отмечаться сильное или слабое половодье, паводковый режим, зимний межень и длительный ледостав. На великих сибирских реках, которые находятся в по-настоящему суровом холодном климате, лед может сковывать берега до 7−8 месяцев в году. Паводковый режим в особенности характерен для Дальнего Востока и Сибири, где весенние, а зачастую и летние наводнения принимают угрожающий характер.

Озёра и ледники

На территории России находится самое большое в мире озеро — Каспийское море. По факту, этот водоём не имеет связи с Мировым океаном, поэтому, согласно определению, оно считается соленым озером. Большой интерес представляет Байкал, расположенный в огромной тектонической котловине, поэтому глубины тут могут достигать полутора километров.

Озёра по территории России расположены неравномерно, большая часть их находится на северо-западе, при этом водоёмы тут имеют ледниковое и тектоническое происхождение. На Курилах и Камчатке большинство озёр образовано в результате активной вулканической деятельности.

Самыми крупными пресными водоёмами в России считаются:

Озёра — это настоящие природные жемчужины и богатые источники пресной воды. По количеству таких водоемов на карте Россия уступает разве что Финляндии, которую называют Страной тысячи озер. В последние годы экологическая ситуация несколько ухудшилась, что неминуемо привело к загрязнению вод. Однако в Сибири имеется еще множество небольших по своему размеру полноводных озёр, которые, фактически, нетронуты человеком.

На территории России расположено также множество ледников, большая часть из которых сосредоточена в горных районах Алтая и Кавказа, а также на холодных арктических островах. Также обширные площади оледенения характерны для северо-востока Сибири, Камчатки и Чукотки. В Арктике на Земле Франца-Иосифа, Северной Земле и Новой Земле имеется круглогодичный слой льда и снега, представляющий собой огромные запасы чистой пресной воды.

Подземные источники и болота

Последние исследования показали, что глубоко под землей находятся огромные запасы пресной воды, которые имеют ограниченный выход на поверхность. К таким крупнейшим бассейнам относят Западно-сибирские артезианские, Камчатские термальные и Московские подземные воды. Учёные отмечают, что по мере развития человечества неизменно встанет проблема с чистой питьевой водой. Только лишь эффективно используя такие подземные запасы, можно будет обеспечить необходимый для выживания цивилизации водный режим.

Болота распространены на плоских равнинах, имеющих достаточный уровень увлажнения. К таким регионам относится северная европейская часть России, а также запад Сибири. В прошлом болота не рассматривались как ценный источник внутренних вод, однако, по мере развития технологии, человечество научилось выполнять их качественную очистку, используя такие запасы для ведения сельского хозяйства.

Проблема водоснабжения и гидроэнергетические ресурсы

Основной проблемой водоснабжения на сегодняшний день является загрязнение озер и рек промышленными и бытовыми стоками, а также нехватка чистой воды. В особенности остро эта проблема стоит в европейской части страны, где сосредоточена большая часть населения и многочисленные промпредприятия. Ученые бьют тревогу, уверяя, что самая известная и полноводная река в центральной части России Волга уже практически отравлена, идет процесс её заболачивания, что приводит к гибели многих видов рыб. Такие проблемы с экологий можно назвать главным вызовом в России в XXI веке.

Еще одной серьезной проблемой является экологическое состояние вод, которое с каждым годом становится всё хуже и хуже. Российское законодательство в отношении предельно допустимых норм по отравляющим веществам в стоках промпредприятий практически не работает, поэтому часто в Сибири и на Урале местные предприятия просто сливают все нечистоты в реки и озера, не выполняя их качественную фильтрацию. Как результат, многие водоёмы стали безжизненными, а это непоправимый урон для всей флоры и фауны.

Крайне сложная ситуация с экологией отмечается в озере Байкал, где на сегодняшний день сосредоточено 80% всей пресной питьевой воды в стране. На берегах этого водоёма находятся крупные целлюлозные предприятия. Они являются главным источником отравления воздуха и воды. Ученые утверждают, что если не предпринять радикальных мер и продолжить такое же варварское использование природы, то буквально через 15−20 лет Байкал умрет.

Российские реки сегодня обладают огромным гидроэнергетическим потенциалом. Большинство крупных гидроэлектростанций сосредоточено в Сибири на Ангаре и Енисее. Строительство этих энергообъектов с одной стороны выгодно, так как получаемое электричество экологично, однако имеются и отрицательные последствия. В первую очередь, это изменение уровня грунтовых вод, территориальное затопление земель, гибель многих ценных рыб и сухопутных прибрежных животных.

Источник