Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / НАУКИ О ЗЕМЛЕ / Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Заиление прудов и водохранилищ как элементов эрозионно-русловых систем в агроландшафтах Центрально-Черноземного региона

Диссертация

Автор: Шумаков, Алексей Николаевич

Заглавие: Заиление прудов и водохранилищ как элементов эрозионно-русловых систем в агроландшафтах Центрально-Черноземного региона

Справка об оригинале: Шумаков, Алексей Николаевич. Заиление прудов и водохранилищ как элементов эрозионно-русловых систем в агроландшафтах Центрально-Черноземного региона : диссертация ... кандидата географических наук : 25.00.27 / Шумаков Алексей Николаевич; [Место защиты: Воронеж. гос. пед. ун-т] Курск, 2007 217 c. : 61 07-11/203

Физическое описание: 217 стр.

Выходные данные: Курск, 2007






Содержание:

ВВЕДЕНИЕ
1 ЭРОЗИЯ ПОЧВ КАК ОСНОВНОЙ ПОСТАВЩИК МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЗАИЛЕНИЯ ПРУДОВ И ВОДОХРАНИЛИЩ
11 Понятие о прудах и водохранилищах
12 Специфика и классификация прудов и водохранилищ
13 Изучение заиления прудов и водохранилищ России и стран СНГ
14 Изученность заиления прудов и водохранилищ
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ
ФОРМИРОВАНИЯ ПРУДОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ЦЧР
21 Физико-географические условия района исследования
211 Физико-географическая характеристика
212 Геологические условия
214 Подземные воды
215 Климат
216 Почвы и естественная растительность
217 Современная гидрография и гидродинамический режим прудов и водохранилищ
22 Особенности строительства и проектное назначение прудов и водохранилищ ЦЧР
23 Размещение прудов и водохранилищ по территории исследования
3 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
31 Существующие методы расчета заиления прудов и водохранилищ
32 Методы расчета поставки эрозионного материала со склонов в гидрографическую сеть по формулам склонового смыва
321 Расчет дождевой эрозии почв
322 Расчет эрозии почв при снеготаянии
33 Введение понятия эрозионного водосбора
34 Принцип построения методики расчета поставки эрозионного материала
35 Коэффициенты доставки наносов
36 Исходные данные
37 Этапы сбора и обработки фактических данных
371 Расчет фактического заиления обследованных водоемов
372 Источники поступления продуктов заиления в пруды и водохранилища
373 Расчет смыва с эрозионных водосборов
374 Установление связи склоновой эрозии с заилением прудов и водохранилищ
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАИЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ С ЦЕЛЬЮ УПРАВЛЕНИЯ ЭТИМ ПРОЦЕССОМ
41 Установление корреляционных зависимостей интенсивности заиления от глубины акватории искусственных водоемов
42 Моделирование заиления искусственных водоемов за различные периоды времени
43 Моделирование заиления искусственных водоемов с применением ГИС -технологий
44 Оптимизация состояния искусственных водоемов под влиянем антропогенных факторов

Введение:
Актуальность темы. При изучении водно-эрозионных процессов недостаточно внимания уделяется заилению прудов и водохранилищ. Между тем искусственные водоемы являются замыкающим звеном эрозионно-русловой системы (ЭРС), поэтому их проектирование и эксплуатация зависят от сложных природно-антропогенных процессов, происходящих на их водосборах, в первую очередь водно-эрозионных.
Так как основным ландшафтом в исторически давно освоенном в сельскохозяйственном плане Центрально-Черноземном регионе является агро-ландшафт, то водосборы большинства прудов и водохранилищ в этом регионе представлены пахотными и другими сельскохозяйственными угодьями. Поэтому, изучая интенсивность заиления прудов и водохранилищ, необходимо учитывать интенсивность эрозионных процессов на пашне и характер доставки наносов по гидрографической сети.
Традиционные методы расчета заиления искусственных водоемов основаны на параметрах речного стока, мутности, наносах, не обеспечены в нужной мере надежными исходными данными из-за низкой изученности этих характеристик малых рек. Лучше изучен процесс склонового стока и смыва, в последнее время появился целый ряд методов его расчета. Современные концепции ландшафтной структуры водосборов и бассейновый подход показывают, что разработка водоохранных программ возможна только через управление водно-эрозионными процессами на водосборе искусственного водоема в целом. Поэтому изучение заиления прудов и водохранилищ в этой связи является очевидным и весьма актуальным, а моделирование процесса заиления искусственных водоемов позволяет рассчитывать сроки их эксплуатации и деградации.
Цель работы. На основе полевых исследований и собранного фактического материала разработать метод расчета объема поступления наносов в чаши искусственных водоемов Центрального Черноземья и пространственное моделирование их заиления, предложить систему мероприятий по снижению интенсивности этого процесса.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1 .Обследовать типичные для Центрального Черноземья искусственные водоемы с различными условиями эксплуатации и проектного назначения, собрать фактический материал по их заилению и выяснить основные источники образования в них донных отложений.
2. Определить среднюю многолетнюю интенсивность заиления искусственных водоемов Центрального Черноземья и соотнести ее с особенностями эрозионных процессов на их водосборах в зависимости от ландшафтных, почвенных, агроклиматических, геоморфологических и других условий.
3. Рассчитать и сравнить заиление прудов и водохранилищ по формулам склонового смыва и на основе фактических полевых измерений глубин тех же самых водоемов. Установить роль переотложения эрозионного материала в процессе транспорта в верхних звеньях гидрографической сети, рассмотреть применимость для решения этой задачи коэффициентов доставки наносов.
4. Разработать алгоритм моделирования процесса заиления обследованных искусственных водоемов с целью управления этим процессом, в том числе используя ГИС-технологии.
5. Предложить систему мероприятий по снижению интенсивности заиления и продления сроков эксплуатации прудов и водохранилищ Центрального Черноземья исходя из полученных результатов
Объект исследования - чаши, гидрографическая сеть и водосборы прудов и водохранилищ лесостепной и степной зон Центрального Черноземья.
Предмет исследования - эрозионно-аккумулятивные процессы на водосборах и механизм заиления прудов и водохранилищ.
Теоретическая и методологическая база исследования. Методологической основой исследования является бассейновая концепция. Исследование базируется на разработках ведущих отечественных научных школ и их представителей в области гидрологии, лимнологии, эрозиоведения, флюви-альной геоморфологии, инженерной гидрологии.
Методы и результаты исследований В.Д. Богатырева, В.Е. Веденяпина, К.ГТ. Воскресенского, В.М. Гендугова, А.И. Доброва, К.А. Дроздова, В.Д. Иванова, М.С. Кузнецова, И.А. Кузника, Г.А. Ларионова, К.Н. Лисицыной, Л.Ф. Литвина, Г.В. Лопатина, В.Б. Михно, А.И. Молдованова, Г.С. Пашнева, Б.В. Полякова, В.М. Смольянинова, И.П. Сухарева, Е.А. Юдиной, Л.В. Яковлевой и других ученых определили выбор методов исследования автора.
При выборе метода расчета смыва почвы с водосборов прудов и водохранилищ, учета их доставки в чаши искусственных водоемов, моделировании заиления искусственных водоемов использованы научные методы и подходы В.П. Бондарева, В.П. Герасименко, В.Н. Голосова, Н.И. Маккавеева, Ц.Е. Мирцхулавы, М.В. Кумани, М.Я. Прытковой, В.Я. Фролова.
Для установления особенностей смыва и доставки эрозионного материала были применены физико-географическое, морфологическое, почвенное, агроклиматическое, гидрологическое районирования водосборов прудов и водохранилищ, выполненные различными авторами.
Исходные материалы и методы исследования. В основу работы положены данные натурных исследований автором 59 прудов и водохранилищ Центрального Черноземья, их водосборов и гидрографической сети. Также использованы данные Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР РФ по Курской и Белгородской областям, отдела водных ресурсов по Курской области Донского водного бассейнового управления, ЗАО «Курскводстрой», правлений сельхозкооперативов и колхозных хозяйств, арендаторов водоемов.
В основу методики исследования положен бассейновый принцип, а также общенаучные и специальные методы: экспедиционный, сравнительно-описательный, математико-статистический, экспериментальных исследований, ГИС-технологий. При этом был использован программный продукт Surfer-8.
Научная новизна. Впервые пруды и водохранилища Центрального Черноземья рассмотрены как часть эрозионно-русловой системы, служащей источником поступления наносов в чаши искусственных водоемов. Донные отложения искусственных водоемов ЦЧР увязаны с эрозионными процессами на их водосборах. При расчете интенсивности заиления впервые применено понятие эрозионного водосбора пруда или водохранилища. Для расчета эрозионного смыва с водосборов прудов и водохранилищ применены формулы склонового смыва в период снеготаяния и ливневых осадков. Для учета транспорта наносов в чаши искусственных водоемов применен коэффициент их доставки. Для выяснения распределения поступившего с водосбора эрозионного материала в чашах прудов и водохранилищ и установления сроков их эксплуатации проведено моделирование их заиления с применением ГИС-технологий.
Практическое значение работы. С учетом выявленных закономерностей функционирования прудов и водохранилищ выполнен и внедрен расчет водопотребления на Михайловском горно-обогатительном комбинате на перспективу до 2020 г. На основе составленных баз данных в отделе водных ресурсов по Курской области Донского водного бассейнового управления проведена инвентаризация прудов и водохранилищ. Материалы исследования использованы при проектировании и восстановлении прудов и водохранилищ в ЗАО «Курскводстрой».
Результаты работы были использованы в учебном процессе в Курском государственном университете при разработке курсов «Ландшафтоведение» и «Геоэкология» и специальных дисциплин: «Гидрология» и «Экологическое проектирование и экспертиза».
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Результаты изучения источников заиления прудов и водохранилищ в условиях агроландшафтов ЦЧР.
2. Функционирование и эффективное использование прудов и водохранилищ Центрального Черноземья зависят от функционирования эрозионно-русловой системы, частью которой они являются.
3. Методика расчета поступления эрозионного материала с водосборов прудов и водохранилищ по формулам склонового смыва для пахотных угодий с применением коэффициентов доставки наносов в верхних звеньях гидрографической сети.
4. Алгоритм и результаты моделирования процессов заиления прудов и водохранилищ с целью управления этим процессом.
5. Система мероприятий по уменьшению объема поступления эрозионного материала в пруды и водохранилища.
Апробация работы. Материалы исследования докладывались и обсуждались на XVIII-XX пленарных межвузовских координационных совещаниях по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Курск, 2003 г., Белгород, 2004 г., Ульяновск, 2005 г.), V и VI семинарах молодых учёных ВУЗов, объединяемых советом по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов при МГУ (Брянск, 2004 г., Волгоград, 2006 г.), второй всероссийской научно-практической конференции «Эколого-географические исследования в речных бассейнах» (Воронеж, 2004 г.), восьмом международном симпозиуме «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях» (Белгород, 2005 г.), международной научно-практической конференции «Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземья» (Курск, 2005 г.), международной научно-практической конференции «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов» (Пермь, 2007 г.), Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции молодых ученых «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике» (Белгород, 2007 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 12 работ общим объемом 3,6 печатных листа. 2 работы находятся в печати. Одна из статей опубликована в рекомендованном ВАК издании «Вестник Моск. Ун-та».
Серия. 5. География. 2007. № 2.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка (210 источников), приложений. Объем работы: 186 страниц, 30 рисунков, 12 таблиц, 9 приложений.