Пространственно-временные особенности распределения гидротехнических сооружений и оценка их состояния методами ГИС-технологий

Шавнина, Юлия Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Пространственно-временные особенности распределения гидротехнических сооружений и оценка их состояния методами ГИС-технологий
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временные особенности распределения гидротехнических сооружений и оценка их состояния методами ГИС-технологий"

На правах рукописи

Шавнина Юлия Николаевна

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И ОЦЕНКА ИХ СОСТОЯНИЯ МЕТОДАМИ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ

(на примере Пермского края)

25.00.36 - геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Казань-2009

003475614

Работа выполнена в Пермском государственном университете

Научный руководитель: кандидат технических наук

Пьянков Сергей Васильевич

Научный консультант: доктор географических наук, профессор

Калинин Николай Александрович

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Стурман Владимир Ицхакович

Ведущая организация: Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул

Защита состоится 18 июня 2009 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.081.20 при Казанском государственном университете им.В.И.Ульянова-Ленина по адресу: г.Казань, ул.Кремлевская, 18, корпус 2, 16 этаж, аудитория 1610.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. Н.И. Лобачевского Казанского государственного университета им. В.И. Ульянова-Ленина.

Автореферат разослан «14» мая 2009 г.

Отзывы на реферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18, КГУ, служба аттестации (факс (843) 2315417).

Ученый секретарь диссертационного совете ^

кандидат технических наук, доцент Викторова Наталья Владимировна

кандидат географических наук, доцент

Ю.Г. Хабутдинов

Общая характеристика работы

Актуальность темы и состояние исследований. В современном природопользовании значительное место занимает проблема оптимального использования водных ресурсов рек в хозяйственных целях, в решении которой большую роль играют водоподпорные гидротехнические сооружения, служащие, прежде всего, для создания искусственных водоемов, осуществляющих регулирование стока и защиту территории от затопления. Эти водоемы используются для промышленного и питьевого водоснабжения, в рыбохозяйственных и рекреационных целях.

В связи с ведущей ролью водоподпорных гидротехнических сооружений (ГТС) в водопользовании представляет большой интерес выявление пространственно-временных особенностей их распределения и состояния на региональном уровне. При этом наиболее эффективными и современными методами обработки пространственных данных являются геоинформационные технологии (ГИС-технологии). Вместе с тем необходимо отметить, что в настоящее время отсутствуют методические положения и рекомендации по проектированию, разработке и реализации типовой геоинформационной системы ГТС, служащей для эффективного информационно-аналитического управления водопользованием на различных иерархических уровнях (государственном, региональном и муниципальном). Данная работа восполняет этот пробел. При этом представляет интерес не только созданные картографические, атрибутивные, мультимедийные базы данных, ГИС гидротехнических сооружений, но и возможность оценки существующей сети водоподпорных гидротехнических сооружений, определение особенностей функционирования системы водоподпорных ГТС и выделение приоритетных направлений ее развития.

Целью исследования является выявление пространственно-временных особенностей распределения водоподпорных гидротехнических сооружений методами геоинформационных технологий и оценка их состояния (на примере Пермского края).

Объектом исследования являются водоподпорные гидротехнические сооружения.

Предмет исследования - пространственно-временное распределение водоподпорных гидротехнических сооружений и оценка их состояния.

Основные задачи исследований:

• разработать и реализовать логическую структуру атрибутивных, картографических и мультимедийных баз данных гидротехнических сооружений;

• разработать и создать комплексную региональную геоинформационную систему гидротехнических сооружений с учетом особенностей объекта исследования;

• выявить пространственно-временные особенности распределения водоподпорных гидротехнических сооружений;

• на основе разработанной геоинформационной системы провести оценку затопления территории нижнего бьефа водохранилищ при прохождении половодий и паводков высокой обеспеченности и оценку объемов иловых загрязнений.

Методы исследований:

• методы проектирования баз данных, организации информационных сред и доступа к данным;

• методы математической статистики;

• методы тематического картографирования и геоинформационного моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана структура картографических и атрибутивных баз данных гидротехнических сооружений;

• создана и адаптирована комплексная региональная ГИС «Гидротехнические сооружения», в которой реализованы функциональные возможности, характеризующие особенности объекта исследования;

• с помощью геоинформационного моделирования выявлены пространственно-временные особенности распределения системы водоподпор-ныхГТС;

• предложены методические подходы, позволяющие проводить оценку затопления территории нижнего бьефа водохранилищ при прохождении паводков и половодий высокой обеспеченности, а также расчет объема иловых загрязнений.

Практическая значимость. Созданная комплексная ГИС регионального уровня позволяет проводить пространственно-временной анализ состояния системы водоподпорных ГТС и моделирование ряда геоэкологических задач, связанных с определением зон вероятного затопления территорий нижних бьефов водохранилищ и прудов при прохождении максимальных расходов весеннего половодья и дождевых паводков высокой обеспеченности.

Результаты исследований нашли свое применение:

• при создании подсистемы мониторинга водохозяйственных систем и сооружений в рамках территориальной системы экологического мониторинга (ТСЭМ) Пермского края;

• при разработке Краевой целевой программы «Предупреждение вредного воздействия вод и обеспечение безопасности гидротехнических сооружений на территории Пермского края (2008-2012 гг.)»

• в работе Министерства промышленности и природных ресурсов Пермского края, Управления по охране окружающей среды Пермского края, Главного управления по делам ГО и ЧС Пермского края, Территориального фонда информации по природным ресурсам и охране окружающей среды Пермской области и Камского бассейнового водного управления.

В настоящее время с помощью ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края» осуществляется поддержка информационного ресурса в сети Интернет для служб быстрого реагирования при прохождении весеннего половодья на реках Пермского края.

Результаты, полученные в диссертации, используются при проведении практических занятий для студентов специальностей «География», «Гидрология», «Природопользование», «Биология», «Экология», «Прикладная математика и информатика» (географический, биологический и механико-математический факультеты), а также для повышения квалификации преподавателей ВУЗов.

Основные научные положения, защищаемые автором:

• особенности реализации структуры картографических и атрибутивных баз данных гидротехнических сооружений;

• особенности реализации функциональных возможностей ГИС, характеризующие особенности объекта исследования;

• пространственно-временные особенности распределения системы во-доподпорных ГТС (на примере Пермского края), полученные на основе геоинформационного моделирования;

• решение ряда геоэкологических задач по оценке затопления территории нижнего бьефа и оценке объема донных отложений.

Исходные материалы и личный вклад автора. Исходными материалами послужили цифровые векторные карты (1:1000000, 1:200000) (Роскартография РФ), растровые карты (1:1000000, 1:200000, 1:100000, 1:25000, 1:10000), «Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши». Т. 1. Вып. 25. Бассейн реки Камы. Л., 1988; «Ресурсы поверхностных вод. Гидрологическая изученность» Т.П. Средний Урал и Приуралье. Вып. 1. Кама, космоснимки территории Урала, тематические карты Пермского края, данные инвентаризации ГТС Пермского края (2003-2006 гг.).

Личный вклад автора в выполнение работы заключается в создании структуры и логической организации ГИС, заполнении атрибутивных и картографических баз данных, разработке алгоритмов обработки пространственных и тематических данных, проведении расчетов и анализе полученных результатов, формулировке основных выводов диссертации.

Апробация работы. Основные результаты представлены на 4 международных, 2 российских и 3 региональных научных конференциях:

1. Международная научно-практическая конференция «География и регион» (Пермь, сентябрь-октябрь 2002 г.)

2. Региональная научно-практическая конференция «Проблемы географии Урала и сопредельных территорий» (Челябинск, апрель 2004 г.)

3. Всероссийская научная конференция «Современные глобальные и региональные изменения геосистем», посвященная 200-летию Казанского университета (Казань, октябрь 2004 г.)

4. Конференция «Использование геоинформационных систем для решения задач природопользования и охраны окружающей среды» (Санкт-Петербург, октябрь 2005 г.)

5. Международная конференция по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды: ENVIROMIS-2006 (Томск, июль 2006 г.)

6. Международная конференция по вычислительно-информационным технологиям для наук об окружающей среде: CITES-2007 (Томск, июль 2007 г.)

7. Третья Общероссийская Конференция «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в РФ» (Москва, декабрь 2007 г.)

8. Международная научно-практическая конференция «Инженерная геология, гидрогеология и геодинамика прибрежных территорий и ложа водохранилищ» (Пермь, сентябрь 2008 г.)

9. Межрегиональная научно-практическая конференция «Геоинформационное обеспечение пространственного развития Пермского края» (Пермь, октябрь 2008 г.)

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 18 научных работах, из них: 3 статьи (в том числе 1 статья в журнале из списка ВАК), 11 материалов конференций и 4 тезисов докладов. Получено 2 свидетельства на программные продукты.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 9 приложений. Материал работы изложен на 151 странице машинописного текста, содержит 48 рисунков и 9 таблиц. Список литературы включает 143 источника.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается выбор темы исследования, раскрывается аюуальность проблемы, формулируются цели и задачи исследования, определяется объект и методы исследования. Обосновывается научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе раскрываются особенности объекта исследования. Приведены результаты анализа существующих информационных и геоинформационных систем водохозяйственной направленности с учетом территориального охвата и проблемной ориентации. При этом рассмотрены как программные, так и информационные ресурсы.

Любое водоподпорное ГТС и создаваемый им искусственный водоем могут рассматриваться как относительно самостоятельная природно-техногенная система. В то же время водоподпорные ITC, связанные между собой речной сетью, образуют каскады различного уровня - система ITC бассейна малых, средних и крупных рек. На региональном уровне они входят в состав водохозяйственной системы региона.

Накопление, обобщение и анализ информации, полученной в результате обследований и инвентаризации, - это основа принятия управленческих решений по использованию и развитию системы водоподпорных ГТС. Значительную роль в управлении системой водоподпорных ГТС и в целом водными ресурсами играет создание информационных и геоинформационных систем по водным объектам.

В мире накоплен большой опыт по созданию тематических ГИС. Анализ ГИС гидрологической и водохозяйственной направленности показал, что большая часть из них является региональными по территориальному охвату и комплексными по количеству решаемых задач.

В России существует несколько региональных водохозяйственных информационных систем. Примерами тому являются ГИС «Водные ресурсы Республики Коми», ГИС гидрологического назначения Самарской области, информационно-справочная система о бассейне р. Кубань и гидротехнических сооружениях Краснодарского края, ГИС «Реестр водных объектов» (Алтайский край), ГИС «Бассейн Боткинского водохранилища». Некоторые из них в той или иной степени работают с данными о водоподпорных ГТС. В то же время региональной комплексной ГИС ГТС не существует.

Во второй главе работы приведены особенности структуры баз данных гидротехнических сооружений и функциональные возможности региональной геоинформационной системы «Гидротехнические сооружения Пермского края».

Для информационно-аналитического обеспечения управления системой ГТС создана комплексная региональная ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края». Она представляет собой интегрированный проект, из которого осуществляется доступ к технической документации (актам обследования, заключениям о безопасности ГТС), фото- и видеоархиву, крупномасштабным проектам по отдельным водохранилищам и прудам, зонам затопления в нижнем бьефе.

Проблема создания и хранения картографических и атрибутивных баз данных связана с использованием разновременных и разномасштабных данных, полученных из генетически различных источников, а также с разнообразными способами представления и описания пространственных объектов (vector, TIN, GRID, raster, text, video).

При проектировании баз данных учитывались следующие требования: раздельное хранение картографических данных и их атрибутов для более гибкого управления информационными ресурсами, минимальная избыточность информации и отсутствие дублирования, минимальная вложенность иерархической структуры, учет и описание получаемых и моделируемых данных.

С учетом особенностей объекта исследования была создана и заполнена представленная на рис. 1 структура, полностью удовлетворяющая выше перечисленным требованиям.

$НОМЖ:\

ГТС

ABD

Атрибутивные базы данных

List

Model

Thematic

Список зарегистрированных таблиц, псевдо-1вмы полей таблиц

Расчетные (модельные) характеристики

Тематическая информация, в том числе данные наблюдений

Hydro

Meteo

База данных гидротехнических сооружений

Данные гидрологических наблюдений

Данные метеорологических наблюдений

Annual

Average

Данные ежегодных наблюдений

Данные среднемноголетних наблюдений

1Ш>

Картографические базы данных

List

Model

Thematic

♦ Topography

Список зарегистрированных таблиц, псевдонимы полей таблиц

Модельные слои картографической информации

Тематические слои картографической информации

Топографические слои картографической информации

100

200

1000

Other

Grid

Информация в масштабе 1:100000 Информация в масштабе 1:200000 Информация в масштабе 1:1000000 Информация разных масштабов Растровые модельные слои

Raster

Vector

Сканированные и привязанные карты

Векторная информация

Документация

Отчеты и руководство пользователя

Рис. 1. Структура атрибутивных и картографических баз данных в ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края»

Особенности реализации логической структуры баз данных гидротехнических сооружений заключаются в следующем:

• разделение хранения картографических и атрибутивных баз данных для более гибкого установления реляционных и геореляционных отношений между исследуемыми пространственными объектами;

• разделение данных на топографические, тематические и модельные, исходя из особенностей их создания;

• выделение масштабного ряда, характерного для ГИС регионального уровня;

• создание метаданных в процессе ввода и обработки атрибутивных и картографических данных;

• минимизация иерархических уровней хранения данных при их большой разнородности;

• предусмотрена возможность хранения любых представлений пространственных данных;

• выделен разновременной ряд хранения гидрометеорологических наблюдений.

Любая геоинформационная система, как программный инструментарий, имеет стандартный набор средств, не учитывающих характер объекта исследования. Создание ГИС тематической направленности требует разработки дополнительных функциональных возможностей.

Так, реализован инструмент поиска ГТС, находящихся в каскаде, который позволяет выбрать все водоподпорные ГТС выше по течению от заданного. Результат операции выводится в виде отчета с количеством ГТС, общей длиной водотоков, суммарным и средним объемом искусственных водоемов в каскаде. С помощью данного инструмента реализуется функция выделения водосборного бассейна для любого искусственного водоема.

Формирование пространственной выборки на основе бассейнового и административного подходов осуществлено с помощью оверлейных операций. Реализован инструмент выбора объектов на основе параметров классификации ГТС и искусственных водоемов с учетом пространственных отношений между ними. На основе полученных результатов предусмотрена возможность построения новых запросов, вычисления статистических показателей, пространственного моделирования или заполнения стандартных форм вывода данных.

Разработаны инструменты вывода различных форм отчетности, в том числе полного и краткого паспорта ГТС.

Удельный обьен регулируемого прудами стока, тыс.мЗ /км2 ¿30,007 - 0217 ¡230,217-1,147 ^ 1,147-3875 Среднегодовой модуль стока, л/е км2

I-10-5

I 15-10 □ 10-15

I-115-20

ЙИ 20-30

Рис. 2. Модуль стока и удельный объем регулируемого стока

Особенности реализации функциональных возможностей ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края» заключаются в следующем:

• ГИС является комплексной, направленной на решение широкого класса задач: инвентаризация, мониторинг, управление, планирование, оценка состояния и прогноз;

• при реализации ГИС учтен административный и бассейновый подходы;

• реализован механизм пространственного запроса поиска ГТС в каскаде;

• вычисление пространственных тематических характеристик водосбора ГТС на основе оверлейных операций;

• оперативное нахождение объективных гидрометеорологических данных для характеристики поверхностного стока;

• формирование выборки на основе параметров классификации ГТС;

• формирование сводных отчетов, на основе пространственных запросов, с возможностью экспорта в широко распространенные программные среды;

• разработка и создание справочников, характерных для описания ГТС;

• предусмотрена возможность интегрировать различные способы описания ГТС (база данных, текст, растровые и векторные изображения, видео- и фоторяд);

• реализованы формы ввода и регистрации данных;

• создан механизм описания и хранения метаданных об используемых и создаваемых пространственных объектах.

В третьей главе работы на основе ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края» проведен анализ системы водоподпорных гидротехнических сооружений с учетом бассейнового подхода, административно-территориального деления, гидрологического и промышленного районирования. Вьщелены особенности пространственно-временного распределения водоподпорных гидротехнических сооружений.

В процессе анализа пространственно-временного распределения созданы тематические карты, дающие представление о системе водоподпорных ГТС. Так, изменение регулируемого объема стока, нормированного по бассейнам крупных рек, рассмотрено в зависимости от изменения модуля стока (рис. 2). Уровень безопасности водоподпорных ГТС и их количество по муниципальным образованиям связаны с плотностью населенных пунктов (рис. 3). Основное назначение водохранилищ и прудов проанализировано в соответствии с типом промышленного развития территории.

Развитие системы водоподпорных ГТС как во временном (рис. 4), так и в пространственном отношении, неразрывно связано с хозяйственным освоением территории.

Уровень безопасности ГТС по Пермскому краю в целом

МУНИЦИПАЛЬНЬЕ РАЙОНЫ:

1 Александровский

2 Бардымомй

4 Березовой

5 Больш есосноеский

6 Верещагинский

7 Гаинский

8 Горнозаюдаачй

9 Гремячигс*ий

10 Губекинский

11 Дсбргнсжй

12 Еловскмй

13 Ильинский

14 Карагайский

15 Кюелоесхий

16 Кишертсхий

17 Косинский 13 Кече век ий

19 Красно еишерехий

20 Краснокаьский 2! Кудымкараеий

22 Куединский

23 Кунгурсхим

24 Лысь венский

25 Нытеенаии 25 Октябрьский

27 Ординсхий

28 Осинский

29 О ханский 33 ОЧврОСИЙ 31 Пермский

33 Сивин;в«й

34 Соликамжий

35 Суксунский

36 Уинский

37 Усольский ЧАЙКОВСКИЙ | Чайковским

39 Часгиюий

40 Чердьмский

41 Чернушиноий

42 Чусо вехой

43 Юрлинсхий

44 Юсьвиккий

ГОРОДСКИЕ ОКР УГА

3 Березниковский 32 Периский

45 Кудымкарсхий

46 Кумгурский

47 Соликамкхий

Плотность нас.пункгов юл-во /км2

I ¡низкая

I Iниже средней 0

1 [средняя ЗП выше средней ■¡высокая

50 ЮОкм .нормальный

—1—1—1—1—1 ГГ] пониженный

Г 1 неудовлетворотел ьный

Рис. 3. Уровень безопасности водоподпорных ГТС и плотность населенных пунктов

МУНИЦИПАЛЬНЫЕ РАЙОНЫ

£3 старые промышленные

2000-2007

1 Апосандрсюский

2 Бардымаии

4 Березовский

5 Больш есосмоеский $ Верещагиными

7 Гайнский

8 Горнозаводский

9 Гремячиюий

10 Г^Свхинским

11 Добряке* ий

12 Елоюмй

13 Ильинский

14 Кграгайскии

15 КиэеЛО«ЖИЙ . Кишертсхий

17 Кссинский

' Кочевский

19 Красно ей шерсжий

20 Кряснокамский

21 Кудьп-карский

22 Куединский

23 Кунгдеский

24 Лысь венсжй

25 Нытжнский

26 Октябрьский

27 Ординосий

28 Осинский

29 Ояансхий 33 Оч»раий 31 Пермский

33 Сивинсшй

34 Соликамский

35 Суагунскии

36 Уинскмй Уеольоо«

38 Чайково(ий

39 Частиюий

40 Чердынский

41 Чернуаимсхмй

42 Чусоккой

43 Юрлмискяи

44 Юсьеиюнй

ГОРОДСКИЕ 0№ УГА

3 Берегиню бский 32 Лермэсий

45 Кудьаларскмй

46 Куиг>рский

47 Соликамский

100 >

Типы районов по промышленному развитию СЗ аграрно-индустриальные СЗ индустриальные высокоразвитые

выборочного освоения £3 нового освоения

Общее количестве ГТС

[" | 1950-1960 [ | 1960-1970 В^У 1970-1980 Щ 1980-1990 ОВ 1990-2000

Рис. 4. Изменение количества водоподпорных ГТС за 1950-2007 гг. по районам Пермского края

При изучении пространственно-временного распределения исследовалась взаимосвязь качественных и количественных показателей ГТС водохранилищ и прудов и других пространственных характеристик (напр., плотность населения) посредством таблиц сопряженности, а также изменение этой взаимосвязи по бассейнам крупных рек, гидрологическим и промышленным районам края (рис. 5). Так, статистический анализ связи основного назначения искусственных водоемов и плотности населения показал высокие результаты - коэффициент сопряженности в целом по Пермскому краю составил 0,80 при уровне значимости 0,05.

Рис. 5. Взаимосвязь основного назначения искусственных водоемов и плотности населения по промышленным районам Пермского края

Выделены следующие особенности пространственно-временного

распределения ГТС:

• пространственная закономерность в формировании системы водопод-порных ГТС связана с водообеспеченностью и хозяйственным освоением территории;

• удельный объем регулируемого стока достигает своего максимума в бассейнах рек Нижней Камы и минимален в бассейнах рек Верхней Камы, что соответствует изменению гидрологических характеристик (модуль стока) по территории;

• установлены тесные взаимосвязи между природными и антропогенными факторами, влияющими на формирование системы водоподпорных ГТС (поверхностный сток, хозяйственная освоенность территории),

• для территорий муниципальных образований Пермского края характерно понижение уровня безопасности ГТС в районах с высокой плотностью населенных пунктов;

• во временном масштабе наблюдается увеличение количества прудов и уменьшение их среднего объема вплоть до 90-х гг.;

Районирование по промышленному развитию

| | аграрно-индустриальные | | выборочного освоения | 1 индустриальные высокоразвитые | )нового освоения | | старые промышленные Коэффициент сопряженности (с) □ < с <= 0.2 - очень слабая взаимосвязь 0.2 < с <= 0.5 - слабая взаимосвязь 0.5 < с <= 0.7 - средняя взаимосвязь 0.7 < с <= 0.9 - сильная взаимосвязь 0.9 < с <= 1 - очень сильная взаимосвязь

• наиболее интенсивный подъем гидротехнического строительства произошел после Второй мировой войны в аграрно-индустриальных (сельскохозяйственных) районах края;

• современное развитие системы водоподпорных ГТС Пермского края характеризуется увеличением доли прудов, не превышающих объем 100 тыс. м3;

• на современном этапе система водоподпорных ITC характеризуется отсутствием территориального развития, основное внимание уделяется реконструкции и капитальному ремонту.

Анализ пространственно-временного распределения позволит повысить эффективность принятия управленческих решений по развитию системы водоподпорных ГТС на региональном уровне.

Четвертая глава работы посвящена геоэкологическим аспектам управления системой водоподпорных гидротехнических сооружений, которое должно обеспечивать их устойчивое и безопасное функционирование, предупреждая развитие чрезвычайных ситуаций и защищая население от последствий воздействия вод.

ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края» позволяет решать ряд геоэкологических задач, таких, как моделирование зон вероятного затопления территории нижнего бьефа и оценка объема донных отложений, представляющих экологическую опасность при снижении уровня водохранилищ. С помощью геоинформационного моделирования проведена оценка возможных последствий затопления территории нижнего бьефа и снижения уровня водохранилищ.

В верхнем бьефе водохранилищ могут сформироваться чрезвычайные условия эксплуатации. При этом возникает необходимость пропуска через ГТС максимальных расходов весенних половодий и дождевых паводков высокой обеспеченности, что может привести к значительному затоплению территории в нижнем бьефе.

В результате моделирования границ зон возможного затопления в нижних бьефах водохранилищ с использованием ГИС-технологий выполнен расчет экологического и социально-экономического ущерба при возникновении чрезвычайных ситуаций, предложены меры по предотвращению затопления и минимизации возможного ущерба для 27 объектов (2002-2005 гг.). Уточнен список ГТС IV класса капитальности, для которых необходимо создание деклараций безопасности в связи с затоплением в нижнем бьефе объектов жилого фонда, промышленной инфраструктуры и сельского хозяйства, приводящих к значительному экологическому и экономическому ущербу.

При снижении уровня водохранилища основную экологическую проблему представляют донные отложения. Необходимость очистки ложа от донных отложений обуславливается продолжительностью их накопления и влиянием антропогенных факторов. Для принятия решений по очи-

стке ложа водохранилища и его рекультивации необходимо оценить мощность накопившихся донных отложений.

С использованием геоинформационного моделирования произведена оценка объема донных отложений (рис. 6,7), представляющих экологическую опасность при снижении уровня Нижнезырянского водохранилища в г. Березники. Разработаны природоохранные мероприятия по очистке ложа водохранилища и проведению его рекультивации.

1U5

114£

11ЭЛ

а111Д 110Д НМД

_..........: i...... _

i * А

: S i i

'Шйлк * ЩШ? 1

i J i

300

400

— р*лмф ля до птеллига

■--Р«лмф диодомпэтчмия с учетам осчшм

Рммф дм совромниый Доннь» отло*»н»«

Рис. 6. Поперечный профиль Нижпезырянского водохранилища (г. Березники)

5 1.5 ä

I 0,5 «5

111 111,5 112 1115 ИЗ 113,5 114 114,5 115 Уровень воды, м

-Донные отложении водоем\ шн. МЗ

— . Обдатацшеся донные отложения, млн. мЗ

Рис. 7. Дойные отложения Нижнезырянского водохранилища (г. Березники)

Методические подходы для оценки затопления территории нижнего бьефа водохранилищ и для оценки объема донных отложений, представляющих экологическую опасность, основаны на анализе цифровых моделей рельефа.

Заключение

В результате проведенной работы можно сделать следующие основные выводы:

1. Разработана структура баз данных гидротехнических сооружений, в которой предусмотрено хранение разновременной и разномасштабной информации, имеющей различные способы представления и описания пространственных объектов и получаемой из генетически различных источников.

2. Создана комплексная региональная геоинформационная система «Гидротехнические сооружения Пермского края», которая используется для решения инвентаризационных задач, оценки, прогноза и мониторинга состояния ГТС, планирования и управления системой ITC края. Дополнен стандартный набор функций программного обеспечения ГИС, позволяющий выявлять каскады водохранилищ различного уровня, осуществлять

пространственные запросы и выводить тематические отчеты различной степени подробности.

3. Выявлены пространственно-временные особенности распределения водоподпорных ГТС, установлены тесные взаимосвязи с природными и антропогенными факторами, отмечено понижение уровня безопасности в районах с высокой плотностью населенных пунктов, отсутствие территориального развития, преобладание реконструкции и капитального ремонта над строительством.

4. Реализованы новые методические подходы к оценке затопления территории нижнего бьефа водохранилищ при прохождении паводков и половодий высокой обеспеченности, а также к оценке объемов донных отложений, что позволяет уточнить перечень декларируемых ГТС и разработать природоохранные мероприятия.

5. Результаты анализа современного состояния и пространственно-временного распределения водоподпорных ГТС, полученные с помощью ГИС «Гидротехнические сооружения», вошли в краевую целевую программу «Предупреждение вредного воздействия вод и обеспечение безопасности гидротехнических сооружений на территории Пермского края на 2008-2012 годы».

По теме диссертации опубликованы следующие работы: Из списка ВАК:

1. Моделирование сработки водохранилища и расчет мощности донных отложений // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. № 4 (10). 2007. С. 87-93. (Соавторы Н.Г. Максимович, C.B. Пьянков)

Статьи:

2. Геоинформационная система «Гидротехнические сооружения Пермского края» как пример реестра водных объектов // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. № 1 (63). 2008. С. 29-33. (Соавтор C.B. Пьянков)

3. Использование геоинформационных технологий в области охраны окружающей среды // Состояние и охрана окружающей среды Пермского края в 2007 году: Сб. статей. Пермь, 2008. С. 264-266. (Соавтор C.B. Пьянков)

Материалы конференции:

4. Мониторинг водохозяйственных объектов с использованием ГИС-технологий (на примере пруда с. Ножовка Частинского района Пермской области) // География и регион. VII. Географическое и экологическое образование в школе и вузе. VIII. Картография и геоинформатика: Междунар. науч.-практ. конф. (30 сентября - 4 октября 2002 г.) Пермь, 2002. С. 157-161. (Соавтор C.B. Пьянков)

5. Моделирование затопления в нижнем бьефе мелководных водохранилищ при пропуске половодий и паводков высокой обеспеченности средства-

ми ГИС // Проблемы географии Урала и сопредельных территорий: Матер. регион, науч.-практ. конф. (6-8 апреля 2004 г.). Челябинск, 2004. С. 97-98.

6. Геоинформационное моделирование зон затопления территории в нижнем бьефе водохранилищ при пропуске половодий и паводков высокой обеспеченности // Современные глобальные и региональные изменения геосистем: Матер. Всеросс. науч. конф., посвященной 200-летию Казанского университета (18-21 октября 2004 г.). Казань, 2004. С. 492-493.

7. Анализ состояния и оценка пространственного распределения гидротехнических сооружений методами ГИС-технологий // Использование геоинформационных систем для решения задач природопользования и охраны окружающей среды: Матер, конф. (25 октября 2005 г.). Санкт-Петербург, 2005. С. 55-56.

8. Декларирование безопасности гидротехнических сооружений в Пермском крае // Проблемы географии Урала и сопредельных территорий: Матер, межрегион, науч.-практ. конф. (20-22 апреля 2006). Челябинск, 2006. С. 87-89. (Соавтор Е.Б. Соболева)

9. ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края» для принятия управленческих решений по обеспечению безопасности населения от вредного воздействия вод // ГЕО-Сибирь-2006. Т. 1. Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия. Ч. 1 : Сб. матер, междунар. на-учн. конгресса «ГЕО-Сибирь-2006» (24-26 апреля 2006 г.). Новосибирск, 2006. С. 156-158. (Соавторы Е.Б. Соболева, C.B. Пьянков)

Ю.Пространственно-временной анализ системы гидротехнических сооружений с помощью ГИС // ИнтерКарто/ИнтерГИС 13: Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт. Т. 1. Матер. Междунар. конф. (12-14 августа 2007 г.). Ханты-Мансийск, 2007. С. 141145. (Соавтор C.B. Пьянков)

11.Реестр водохозяйственных объектов на примере ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края» // Геоинформационный портал ГИС-Ассоциации - 12-я Всероссийская учебно-практическая конференция «Организация, технологии и опыт ведения кадастровых работ» (1315 ноября 2007 г.). http://www.gisa.ru/kadastr_07.html (Соавтор C.B. Пьянков)

12.Эколого-хозяйственная оценка условий морфолитогенеза днища Нижнезырянского водохранилища (Пермский край) // Инженерная геология, гидрогеология и геодинамика прибрежных территорий и ложа водохранилищ: Матер. Междунар. науч.-практ. конф. (9-11 сентября 2008 г.). Пермь, 2008. С. 107-113. (Соавторы Н.Г.Максимович, Е.А.Ворончи-хина, И.В. Китаева)

13.Разработка паспорта безопасности гидротехнических сооружений водохранилищ на примере Бисерского // Инженерная геология, гидрогеология и геодинамика прибрежных территорий и ложа водохранилищ: Ma-

тер. Междунар. науч.-практ. конф. (9-11 сентября 2008 .). Пермь, 2008. С. 148-154. (Соавтор Е.Б. Соболева)

14.Эколого-геохимические проблемы утилизации донных отложений • Нижнезырянского водохранилища // Геохимия биосферы: Сб. матер, и тез. IV Междунар. совещания. Новороссийск, 2008. С. 143-145. (Соавторы Н.Г. Максимович, Е.А. Ворончихина, Е.А. Хайрулина)

Тезисы конференции:

15.Создание подсистемы мониторинга водохозяйственных систем и сооружений в рамках государственной системы экологического мониторинга Пермской области на основе ГИС //Тез. докл. X Всеросс. форума «Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес. Образование». М.: ГИС-Ассоциация, 2003. С. 61-62. (Соавтор С.В. Пьян-ков)

16.Создание подсистемы мониторинга за гидротехническими сооружениями для принятия управленческих решений по рациональному использованию водных ресурсов Пермского края // Эколого-экономические проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов: Тез. докл. междунар. науч. конф. Пермь, 2005. С. 206-207. (Соавтор Е.Б. Соболева)

17.GIS "Perm krai hydraulic structures" // ENVIROMIS-2006: Program & Abstracts of International conference on environmental observations, modeling and informational systems (2006, July 1-8). Tomsk, 2006. P. 36-37.

18. Website "The dangerous natural phenomena of the Perm krai" // CITES-2007: Program & Abstracts of International conference and Young Scientists School on Computational Information Technologies for Environmental Sciences (2007, July 14-25). Tomsk, 2007. P. 55. (Соавторы С.В. Пьянков, B.H. Швалев)

Свидетельства об отраслевой регистрации разработки:

19.Геоинформационная система «Гидротехнические сооружения Пермского края». Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 10216. 2008. (Соавтор С.В. Пьянков)

20.Сайт «Опасные природные явления Пермского края». Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 11580.2008. (Соавтор С.В. Пьянков, М.А. Шпаков)

Подписано в печать 8.05.2009. Формат 60x84 1/16.Бум.офс. Печать офсетная. Тираж 120 экз. Заказ № 156 Отпечатано на ризографе ООО Учебный центр «Информатика» 614990, Пермь, ул. Букирева, 15.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Шавнина, Юлия Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

1 СИСТЕМА ВОДОПОДПОРНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ

1.1 Водоподпорные гидротехнические сооружения и искусственные водоемы

1.2 Управление системой водоподпорных гидротехнических сооружений и обеспечение их безопасности

1.3 Анализ информационных и геоинформационных систем водохозяйственной направленности

1.3.1 Программные ресурсы

1.3.2 Информационные ресурсы

2 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ГИС

2.1 Определение, назначение, методы и виды ГИС

2.2 Структура ГИС.

2.3 ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края»

2.3.1 Информационная основа

2.3.2 Организация, хранение и визуализация информации

2.3.3 Функциональные возможности

2.3.3.1 Поиск и определение данных

2.3.3.2 Формирование отчетов и классификация данных

3 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ ВОДОПОДПОРНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ПЕРМСКОГО КРАЯ.

3.1 Общая характеристика системы водоподпорных гидротехнических сооружений

3.2 Физико-географические и социально-экономические условия развития системы водоподпорных гидротехнических сооружений

3.2.1 Рельеф и геологическое строение

3.2.2 Климат.

3.2.3 Гидрография

3.2.4 Основные черты водного режима

3.2.5 Социально-экономические условия . . . .83 3.3 Анализ пространственно-временного распределения системы водоподпорных гидротехнических сооружений

4 ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ

4.1 Предупреждение вредного воздействия вод и обеспечение безопасности гидротехнических сооружений

4.2 Оценка затопления территорий населенных пунктов в нижнем бьефе гидротехнических сооружений

4.3 Оценка экологических последствий снижения уровня водохранилища

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Пространственно-временные особенности распределения гидротехнических сооружений и оценка их состояния методами ГИС-технологий"

Актуальность темы. В современном природопользовании значительное место занимает проблема оптимального использования водных ресурсов рек в хозяйственных целях, в решении которой большую роль играют гидротехнические сооружения, служащие, прежде всего, для создания искусственных водоемов, осуществляющих регулирование стока и защиту территории от затопления. Эти водоемы, являющиеся составной частью водоподпорных гидротехнических сооружений, используются для промышленного и питьевого водоснабжения, в рыбохозяйственных и рекреационных целях, для ликвидации последствий лесных пожаров. Различные аспекты создания, функционирования и использования гидротехнических сооружений отражены в работах А.Б. Авакяна, В.П. Салтанкина, В.А. Шарапова, В.М. Широкова,, Ю.М. Матарзина, С.Т. Алтунина, B.C. Алтунина, И.А. Шикломанова, М.Я. Прытковой, Н.В. Буторина, C.JT. Вендрова, К.Н. Дьяконова, Ф.Н. Миль-кова, К.А. Дроздова и др. [1-3, 5, 6, 19, 20, 23-26, 29, 37, 40, 44, 71, 72, 101, 107, 108, 111, 113, 121, 125, 134, 135, 137].

В связи с ведущей ролью гидротехнических сооружений (ГТС) в водопользовании представляет большой интерес выявление пространственно-временных особенностей их распределения и состояния на региональном уровне. При этом наиболее эффективными и современными методами обработки пространственных данных являются геоинформационные технологии (ГИС-технологии). Это нашло свое отражение в работах С.Н. Сербенюка, А.М. Берлянта, B.C. Тикунова, А.В. Кошкарева, И.К. Лурье и др. [14, 35, 45, 52, 57-60, 65, 141]. Вместе с тем необходимо отметить, что в настоящее время отсутствуют методические положения и рекомендации по проектированию, разработке и реализации типовой геоинформационной системы (ГИС) ГТС, служащей для эффективного информационно-аналитического управления водопользованием на различных иерархических уровнях (государственном, региональном и муниципальном). Данная работа восполняет этот пробел. При этом представляет интерес не только созданные картографические, атрибутивные, мультимедийные базы данных и ГИС гидротехнических сооружений, но и возможность оценю! эффективности существующей сети гидротехнических сооружений, определение особенностей функционирования системы ГТС и выделение приоритетных направлений ее развития.

Цель работы. Выявление пространственно-временных особенностей распределения водоподпорных гидротехнических сооружений методами геоинформационных технологий и оценка их состояния (на примере Пермского края).

Объектом исследования являются водоподпорные гидротехнические сооружения.

Для достижения цели решались следующие задачи:

• разработать и реализовать логическую структуру атрибутивных, картографических и мультимедийных баз данных о гидротехнических сооружениях;

Научная новизна:

• разработана структура картографических и атрибутивных баз данных гидротехнических сооружений;

• с помощью геоинформационного моделирования выявлены пространственно-временные особенности распределения системы ГТС;

Практическая значимость. Созданная ГИС «Гидротехнические сооружения Пермского края» позволила произвести пространственно-временной анализ, оценку состояния ГТС [106, 127], интегрировать информацию о результатах моделирования прохождения паводков и половодий на наиболее проблемных участках [128, 129].

Результаты исследований были использованы при создании подсистемы мониторинга водохозяйственных систем и сооружений в рамках территориальной системы экологического мониторинга Пермского края [105, 118, 132] и при разработке Краевой целевой программы «Предупреждение вредного воздействия вод и обеспечение безопасности гидротехнических сооружений на территории Пермского края (2008-2012 гг.)».

Результаты исследований нашли свое применение в работе Министерства промышленности и природных ресурсов Пермского края, Управления по охране окружающей среды Пермского края, Главного управления по делам ГО и ЧС Пермского края, Территориального фонда информации по природным ресурсам и охране окружающей среды Пермской области и Камского бассейнового водного управления. Справки о внедрении результатов диссертационной работы в приложении 3.

Исходные материалы и личный вклад автора. Исходными материалами послужили цифровые векторные карты (М 1:1 ООО ООО, М 1:200 ООО) (Роскартография РФ), растровые карты (М 1:1 ООО ООО, М 1:200 ООО, М 1:100 000, М 1:25 000, М 1:10 000), «Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши». Т. 1. Вып. 25. Бассейн реки Камы. JL, 1988; «Ресурсы поверхностных вод. Гидрологическая изученность» Т. 11. Средний Урал и Приуралье. Вып. 1. Кама, космоснимки территории Урала, тематические карты Пермского края, данные инвентаризации ГТС Пермского края (2003-2006 гг.).

В созданной ГИС приводятся сведения по 1415 ГТС (в том числе по 1289 водоподпорных ГТС), водосборам рек, гидрологическим постам и метеорологическим станциям, предусмотрены возможности моделирования гидрологических процессов и явлений. Программным средством реализации задач диссертации выбрана ГИС ArcView 3.2а.

• Международная научно-практическая конференция "География и регион" (Пермь, сентябрь-октябрь 2002 г.)

• Региональная научно-практическая конференция "Проблемы географии Урала и сопредельных территорий" (Челябинск, апрель 2004 г.)

• Всероссийская научная конференция; "Современные глобальные и региональные изменения геосистем", посвященная 200-летию Казанского университета (Казань, октябрь 2004 г.)

• Конференция "Использование геоинформационных систем для решения задач природопользования; и охраны окружающей среды" (Санкт-Петербург, октябрь 2005г.).

• Международная конференция по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей; среды: ENVIROMIS—2006 (Томск, июль 2006 г.)

• Международная конференция но вычислительно-информационным технологиям для наук об окружающей среде: CITES-2007 (Томск, июль 2007 г.)

• * Третья Общероссийская Конференция "Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в РФ" (Москва, декабрь 2007 г.)

• Международная научно-практическая:конференция "Инженерная геология, гидрогеология и геодинамика прибрежных территорий и ложа водохранилищ" (Пермь, сентябрь 2008 г.) '

• Межрегиональная; научно-практическая конференция «Ееоинформацион-ное обеспечение пространственного развития Пермского края» (Пермь, октябрь 2008 г.) . . Публикации.,По темедиссертации; автором опубликовано 18 работ, в том числе 3 статьи (1 в журнале из списка ВАК), 11 материалов конференций и 4 тезисов докладов. Полнено 2 свидетельства на программные продукты (ирил. И).

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 9 приложений; Материал работы изложен на . 151 странице машинописного текста, содержит 48 рисунков, 9 таблиц. Список литературы включает 143 источника.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Шавнина, Юлия Николаевна

Выводы:

1. Результаты анализа современного состояния и пространственно-временного распределения водоподпорных ГТС, полученные с помощью ГИС «Гидротехнические сооружения», вошли в краевую целевую программу «Предупреждение вредного воздействия вод и обеспечение безопасности гидротехнических сооружений на территории Пермского края на 20082012 годы».

2. В результате моделирования границ возможного затопления: выявлены водохранилища, в нижнем бьефе которых происходит затопление объектов жилого фонда, промышленной инфраструктуры и сельского хозяйства; составлен перечень ГТС, для которых необходима разработка декларации безопасности.

3. ГИС позволяет оперативно и с большой точностью определить мощность донных отложений, объем грунтов, представляющих экологическую опасность, что позволяет разработать природоохранные мероприятия по очистке ложа водохранилища и проведения его рекультивации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенной работы можно сделать следующие основные выводы:

1. Разработана структура баз данных о гидротехнических сооружениях, в которой предусмотрено хранение разновременной и разномасштабной информации, имеющей различные способы представления и описания пространственных объектов и получаемой из генетически различных источников.

2. Создана комплексная региональная геоинформационная система «Гидротехнические сооружения Пермского края», которая используется для решения инвентаризационных задач, оценки, прогноза и мониторинга состояния ГТС, планирования и управления системой ГТС края. Дополнен стандартный набор функций программного обеспечения ГИС, позволяющий проводить анализ каскадов водохранилищ различного уровня, осуществлять пространственные запросы и выводить тематические отчеты различной степени подробности.

3. Выявлены пространственно-временные особенности распределения системы водоподпорных ГТС, характеризующиеся тесной связью с природными и антропогенными факторами (поверхностный сток, плотность населения, количество населенных пунктов), понижением уровня безопасности в районах с высокой плотностью населенных пунктов, отсутствием территориального развития, преобладанием реконструкции и капитального ремонта над строительством.

4. Реализованы новые методические подходы к оценке затопления территории нижнего бьефа водохранилищ при прохождении паводков и половодий высокой обеспеченности, а также к оценке иловых загрязнений, что позволяет уточнить перечень декларируемых ГТС и разработать природоохранные мероприятия.

5. На основе ГИС «Гидротехнические сооружения» создана краевая целевая программа «Предупреждение вредного воздействия вод и обеспечение безопасности гидротехнических сооружений на территории Пермского края на 2008-2012 годы».

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Шавнина, Юлия Николаевна, Пермь

1. Авакян А.Б. и др. Водохранилища / А.Б. Авакян, В.П. Салтанкин, В.А. Шарапов. М.: Мысль, 1987. 325 с.

2. Авакян А.Б., Матарзин Ю.М. Водохранилища и их народнохозяйственное значение. Пермь: ПГУ, 1984. 84 с.

3. Авакян А.Б., Широков В.М. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Минск: Университетское, 1990. 240 с.

4. Алексеев В.В. и др. Геоинформационная система мониторинга водных объектов и нормирования экологической нагрузки / В.В. Алексеев, Н.И. Куракина, Н.В. Орлова // ArcReview. 2006. № 1(36). С. 9.

5. Алтунин B.C. Экологический мониторинг водных ресурсов // Гидротехническое строительство. 1997. № 3. С. 1—7.

6. Алтунин С.Т. Регулирование русел при водозаборе. М.: Сельхозиздат, 1950. 248 с.

7. Арефьев Н.В. Решение прикладных проблем ведет к решению фундаментальных задач // Энергетика и промышленность России. 2002. № 5(21) май. http://www.eprussia.ru/epr/21/1411.htm

8. Арефьев Н.В. и др. Бассейново-ландшафтный подход к организации экологического мониторинга гидроэнергокомплексов на основе геоинформационных технологий / Н.В. Арефьев, B.JI. Баденко, Г.К. Осипов // Гидротехническое строительство. 1998. № 11. С. 25—28.

9. Атлас Пермской области. География. История. М.: ДИК. 2000. 48 с.

10. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. СНиП 2.06.08-87. М.: ФГУПЦПП, 2004. 32 с.

11. Борисевич Д.В. Рельеф и геологическое строение // Урал и Приуралье. М.: Наука, 1968. С. 19-81.

12. Братцев А. Пространственный анализ и геомоделирование в изучении поверхностных вод // Вестник Института биологии Коми НЦ УрО РАН. 2000. № 5(31). http://ib.komisc.rU/t/rii/ir/vt/00-31/08.html

13. Бугаевский JI.M., Цветков В.Я. Геоинформационные системы. М.: Златоуст, 2000. 222 с.

14. Буданов Н.Д. Гидрогеология Урала. М.: Наука, 1964. 304 с.

15. Буторин Н.В. Гидрологические процессы и динамика водных масс в водохранилищах волжского каскада. Л.: Наука, 1969. 322 с.

16. Василевский А.Г. и др. Информационно-аналитическая система данных обследования гидротехнических сооружений / А.Г. Василевский, С.Н. Добрынин, В.М. Зотов, Т.С. Тихонова // Гидротехническое строительство. 1998. № 5. С. 1-3.

17. Васильев Ю.С., Кукушкин В.А. Использование водоемов и рек в целях рекреации. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 229 с.

18. Вендров С.Л., Дьяконов К.Н. Водохранилища и окружающая природная среда. М.: Наука, 1976. 134 с.

19. Венецианов Е.В., Лепихин А.П. Физико-химические основы моделирования миграции и трансформации тяжелых металлов в природных водах / Под науч. ред. А. М. Черняева. Екатеринбург: РосНИИВХ, 2002. 236 с.

20. Взаимодействие с другими организациями // Кубанский государственный университет. Краснодар: КубГУ, 2003. http://www.kubsu.ru/index.php/rus/ content/view/full/1464

21. Влияние водохранилищ лесной зоны на прилегающие территории. М.: Наука, 1970. 220 с.

22. Вода России. Водно-ресурсный потенциал / Под науч. ред. А.М.Черняева. Екатеринбург: АКВА-ПРЕСС, 2000. 420 с.

23. Вода России. Водохранилища / Под науч. ред. А.М.Черняева. Екатеринбург: АКВА-ПРЕСС, 2001. 700 с.

24. Вода России. Социально-экологические водные проблемы / Под науч. ред. А.М.Черняева. Екатеринбург: АКВА-ПРЕСС, 2000. 364 с.

25. Водные ресурсы и водное хозяйство Урала. Свердловск: Средне-Уральское издательство, 1977. 272 с.

26. Водохранилища и их воздействие на окружающую среду / Отв. ред. Г.В. Воропаев, А.Б. Авакян. М.: Наука, 1986. 367 с.

27. Водохранилища мира. М.: Наука, 1979. 287 с.

28. Временная методика оценки ущерба возможного вследствие аварии гидротехнического сооружения. РД 153-34.2-002-01. М., 2001. 39 с.

29. Временные методические указания по ускоренной инвентаризации гидротехнических сооружений и оценке состояния водохозяйственных объектов // Центр Российского регистра гидротехнических сооружжений. М., 1999. http://registrgts.crk.ru/

30. Геладзе В. и др. Геоинформационная система бассейна р. Арагви / В. Ге-ладзе, А. Джавахишвили, Д. Картвелшпвили, Н. Болашвили // ArcReview. 2004. №4(31). С. 9.

31. Геоинформатика: толковый словарь основных терминов / Ю.Б. Баранов, A.M. Берлянт, Е.Г. Капралов и др. М.: ГИС-Ассоциация. 1999. 204 с.

32. Гидрология суши. Термины и определения. ГОСТ 19179—73. М.: Госстандарт СССР, 1988. 36 с.

33. Гидротехнические сооружения / Под ред. М.М. Гришина. 4.1. М.: Высшая школа, 1979. 615 с.

34. Гидротехнические сооружения. Основные положения. СНиП 33-01-2003. М.: ФГУП ЦПП, 2006. 24 с.

35. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. СНиП 2.06.01-86. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. 32 с.

36. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. М.: Строй-издат, 1983. 543 с.

37. ГИС «Водоохранные зоны Минска» // DATA+. http://www.dataplus.ru/ Industries/13Ecolog/minsk.htm

38. Джуманов Ж.Х. и др. Создание информационной системы гидрогеологических процессов г. Ташкента / Ж.Х. Джуманов, А.А. Мавлонов, Ю.Т. Чертков, А.Х. Джуманов // ArcReview. 2006. № 1(36). С. 18-19.

39. Дополнительные требования к содержанию и форме декларации безопасности гидротехнических сооружений, поднадзорных МПР России. Приказ МПР РФ № 39 от 02.03.99.

40. Дроздов К.А. Пруды и водохранилища ЦЧО как антропогенные ландшафтные комплексы (урочища и группы урочищ) // Вопросыфизической географии, геоморфологии, гидрологии и экономической географии. Воронеж, 1974. С.36-46.

41. Жуков В.Т. и др. Математико-картографическое моделирование в географии /В.Т. Жуков, С.Н. Сербенюк, B.C. Тикунов. М.: Мысль, 1980. 224 с.

42. Золотов JI.A. и др. Оперативная количественная оценка уровня безопасности эксплуатируемых гидротехнических сооружений / JI.A. Золотов, И.Н. Иващенко, Д.Б. Радкевич // Гидротехническое строительство. 1997. №2. С. 40—43.

43. Инструкция по ведению Российского регистра гидротехнических сооружений. Приказ МПР РФ № 144 от 12.07.99.

44. Информационная система по водным ресурсам Швейцарии // ArcReview. 2006. № 1(36). С. 8.

45. Каганов Г.М. и др. Состояние гидротехнических сооружений водохозяйственных объектов Московской области / Г.М. Каганов, Ю.П. Павлов, М.Ю. Павлов // Гидротехническое строительство. 2002. № 11. С. 2-5.

46. Калинин В.Г., Пьянков С.В. Гидрологическая геоинформационная система «Бассейн Боткинского водохранилища» // Метеорология и гидрология. 2002. № 5. С. 95-100.

47. Карасев И.Ф. Эколого-гидрологические характеристики водного режима рек//Гидротехническое строительство. 1997. № 5. С. 40—45.

48. Картография. Вып. 4. Геоинформационные системы: Сб. перевод, статей / Сост., ред. и предисл. A.M. Берлянта, B.C. Тикунова. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1994. 350 с.

49. Кеммерих А.О. Воды // Урал и Приуралье. М.: Наука, 1968. С. 118-167.

50. Ковин Р.В., Марков И.Г. Цифровые модели рельефов в среде ГИС Maplnfo Professional // Геоинформатика-2000: Тр. Междунар. науч.-практ. конф. Томск: ТГУ, 2000. С. 96-101.

51. Комар И.В. Естественные ресурсы // Урал и Приуралье. М.: Наука, 1968. С. 350-359.

52. Комлев A.M. Черных Е.А. Реки Пермской области: режим, ресурсы, прогнозы, проблемы. Пермь: Пермское книжное издательство, 1984. 214 с.

53. Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. М.: ООО «Библион», 1997. 160 с.

54. Королев Ю.К. Общая геоинформатика. Ч. 1. Теоретическая геоинформатика. Вып. 1. М.: Дата+, 1998. 118 с.

55. Кошкарев А.В. Понятия и термины геоинформатики и ее окружения: Учеб.-справ. пособие. М.: ИГЕМ РАН, 2000. 76 с.

56. Кошкарев А.В., Тикунов B.C. Геоинформатика. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1993. 213 с.

57. Кузин П.С. Классификация рек и гидрологическое районирование СССР. JL: Гидрометеоиздат, 1960. 455 с.

58. Лебедев В.В. и др. Основы создания экологических ГИС водоохранных зон водохранилищ по материалам аэрокосмических съемок /В.В. Лебедев, И.Е. Бруни, И.Н. Горохова и др. // Экологические системы и приборы. 2000. № 12. С. 2-6.

59. Лебедев В.В. и др. Технология создания экологических ГИС водоохранных зон водохранилищ (на примере Иваньковского) / В.В. Лебедев, Е.И. Куприянова, В.В. Харитонов // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2005. № 9. С. 9-18.

60. Лукьянчикова О.Г. и др. Геоинформационная система гидрологического назначения в Самарской области / О.Г. Лукьянчикова, Ф.Ю. Васильчиков, Л.К. Ульянкина//ArcReview. 2006. № 1(36). С. 10-11.

61. Лурье И.К. Основы геоинформатики и создание ГИС / Дистанционное зондирование и географические информационные системы. 4.1. М.: ИНЭКС-92, 2002. 140 с.

62. Максименко О. Компьютер против стихии и наводнений // Наука и жизнь. 2003. №4. С. 18-21.

63. Малаханов В.В. Классификация состояний и критерии эксплуатационной надежности гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство. 2000. № 11. С. 8-14.

64. Малаханов В.В. О концепции безопасности гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство. 2003. № 9. С. 34-40.

65. Матарзин Ю.М. и др. Гидрологические процессы в верхних и нижних бьефах гидроузлов / Ю.М. Матарзин, Б.Б. Богословский, И.К. Мацкевич. Пермь: ПГУ, 1978. 91 с.

66. Матарзин Ю.М. и др. Формирование водохранилищ и их влияние на природу и хозяйство / Ю.М. Матарзин, Б.Б. Богословский, И.К. Мацкевич. Пермь: ПГУ, 1981. 97 с.

67. Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений. РД 153-34.2-21.342-00. М., 2001. 54 с.

68. Методические указания по проведению анализа риска аварий гидротехнических сооружений. СТП ВНИИГ 210.02.НТ-04. М.: ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 2004. 58 с.

69. Мильков Ф.Н. Человек и ландшафты: очерки антропогенного ландшафто-ведения. М.: Мысль, 1973. 224 с.

70. Моделировать паводковую ситуацию на Алтае будет специальная геоинформационная система // Информационное агентство «АМИТЕЛ». 2004. 4 февраля. http://www.amic.ru/news/?newsid=15495&dd==4&mm= 2&уу=2004

71. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. ГОСТ 27.002-89. М.: Госстандарт, 1990. 24 с.

72. Назаров Н.Н., Шарыгин М.Д. География. Пермская область. Пермь: Книжный мир, 1999. 248 с.

73. Никитин А.Б. и др. Геоинформационная система Федерального агентства водных ресурсов / А.Б. Никитин, С.В. Павлов, Р.З. Хамитов // ArcReview. 2006. № 1(36). С. 6-7.

74. Новая ГИС-инфраструктура Министерства электроэнергетики и водных ресурсов Бахрейна // ArcReview. 2006. № 1(36). С. 23.

75. О безопасности гидротехнических сооружений. Федеральный закон № 117 ФЗ от 21.07.97.

76. О мерах по предупреждению вредного воздействия вод и обеспечению безопасности гидротехнических сооружений на территории Пермской области. Распоряжение Губернатора Пермской области № 101-р от 03.03.03.

77. О системе экологического мониторинга на территории области. Постановление Администрации Пермской области № 338 от 09.11.95.

78. О совершенствовании и развитии водохозяйственного комплекса России на основе бассейнового принципа. Приказ МПР РФ № 511 от 08.08.02.

79. О создании Единой государственной системы экологического мониторинга. Постановление Правительства РФ № 1229 от 24.11.93.

80. О порядке формирования и ведения Российского регистра гидротехнических сооружений. Постановление Правительства РФ № 419 от 23.05.98.

81. О порядке эксплуатации водохранилищ. Постановление Правительства РФ № 762 от 20.06.97.

82. Об обеспечении безопасности гидротехнических сооружений на территории области. Постановление Администрации Пермской области №279 от 31.07.96.

83. Об обеспечении безопасности гидротехнических сооружений. Постановление Правительства Российской Федерации № 519 от 23.04.96.

84. Об организации государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений. Постановление Правительства РФ № 1320 от 16.10.97.

85. Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга). Постановление Правительства РФ № 177 от 31.03.03.

86. Об утверждении дополнительных требований к содержанию и форме декларации безопасности гидротехнических сооружений, поднадзорных МПР России. Приказ МПР РФ № 39 от 02.03.99.

87. Одум Ю. Экология: В 2 т. М.: Мир, 1986. Т. 1-2.

88. Павлов С.В. и др. Геоинформационная система для информационной поддержки управления водными ресурсами России / С.В. Павлов, Р.З. Хамитов, А.Б. Никитин // Мехатроника, автоматизация, управление:

89. Сб. тр. Второй Всеросс. науч.-техн. конф. с междунар. участием. Т 2. Уфа: УГАТУ, 2005. С.82-87.

90. Плотины бетонные и железобетонные. СНиП 2.06.06-85. М.: Госстрой СССР, 1986.38 с.

91. Плотины из грунтовых материалов. СНиП 2.06.05-84*. М.: Госстрой СССР, 1991.32 с.

92. Положение о декларировании безопасности гидротехнических сооружений. Постановление Правительства РФ № 1303 от 06.11.98.

93. Проект национальной программы действий «Вода России — XXI век» // Комитет по природным ресурсам, природопользованию и экологии http.V/\vw\v.duma.gov.ru/cnature/parlconf/parlam/vodopolzovanie/proektpro grammy.htm

94. Прыткова М.Я. Малые водохранилища лесостепной и степной зон СССР. Осадконакопление. Л.: Наука, 1979. 172 с.

95. Пьянков С.В., Шавнина Ю.Н. Геоинформационная система «Гидротехнические сооружения Пермского края» как пример реестра водных объектов // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. М.: ГИС-Ассоциация, 2008. № 1(63). С. 29-33.

96. Пьянков С.В., Шавнина Ю.Н. Использование геоинформационных технологий в области охраны окружающей среды // Состояние и охрана окружающей среды Пермского края в 2007 году: Сб. ст. Пермь, 2008. С. 264-266.

97. Рассказов JI.H. и др. Гидротехнические сооружения / JI.H. Рассказов, В.Г. Орехов, Ю.П. Правдивец и др. Ч. 1. М.: Стройиздат, 1996. 440с.

98. Раткович Д.Я. Общие принципы гидролого-экономического обоснования схем комплексного использования и охраны водных ресурсов // Гидротехническое строительство. 1991. № 8. С. 16-23.

99. Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы). М.: Молодая Россия, 1994. 367 с.

100. Рекомендации по проектированию прудов. М.: Союзводпроект, 1981. 207 с.

101. Рекреационное использование водохранилищ: проблемы и решения. М.: Наука, 1989. 152 с.

102. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность. Т. 11. Средний Урал и Приуралье. Вып. 1. Кама. 1966. 324 с.

103. Салтанкин В.П. и др. Экологическое обоснование рекреационного использования Подольского водохранилища / В.П. Салтанкин, И.Г. Мельниченко, В.К. Бойченко, И.Л. Дмитриева // Гидротехническое строительство. 1997. № 6. С.34—41.

104. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. СанПин 2.1.7.1287-03. М.: Госсанэпиднадзор, 2003. 10 с.

105. Семенов И.В. и др. Мониторинг в системе обеспечения экологической безопасности гидроэнергетических объектов / И.В. Семенов, И.Л. Дмитриева, В.В. Каякин, А.В. Мулина // Гидротехническое строительство. 1998. №6. С.33-40.

106. Соболева Е.Б., Шавнина Ю.Н. Декларирование безопасности гидротехнических сооружений в Пермском крае 11 Проблемы географии Урала и сопредельных территорий: Матер, межрегион, науч.-практ. конф. (20-22 апр. 2006). Челябинск, 2006. С. 87-89.

107. Составление реестра водных объектов Алтайского края. Барнаул: ИВЭП СО РАН, 2003. 72 с.

108. Справочник водохранилищ СССР. В 2 ч. (книги I и II «Водохранилища РСФСР») М.: Союзводпроект, 1988. Ч. 1-2

109. Федоров М.П., Заир-Бек И.А. Экологический подход к проектированию гидроэнергетических объектов 11 Гидротехническое строительство. 1998. № 11.C.33-36.

110. Холодова Л.П. Промышленная архитектура Урала XIX — начала XX вв.: Электронный справочник. 2001. http://www.usaaa.ru/IndustrialUrals/ index.htm

111. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и статистика, 1998. 228 с.

112. Чеботарев А.И. Гидрологический словарь. 3-е изд. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 308 с.

113. Черняев A.M., Дерингер А.А. Проблемы использования, регулирования и охраны водных ресурсов малых рек // Использование, регулирование и охрана водных ресурсов малых рек. Красноярск: СибНИИГиМ, 1987. С. 4-13.

114. Шавнина Ю.Н. и др. Моделирование сработки водохранилища и расчет мощности донных отложений / Ю.Н. Шавнина, Н.Г. Максимович, С.В. Пьянков // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И.Вернадского. 2007. № 10. С. 87-93.

115. Шарыгин М.Д., Резвых В.В. География Пермского края. Ч. 2. Социально-экономическая география. Пермь: ПГУ, 2008. 207 с.

116. Шикломанов И.А. Антропогенные изменения водности рек. JL: Гидро-метеоиздат, 1979. 302 с.

117. Шикломанов И.А. Влияние хозяйственной деятельности на речной сток. JL: Гидрометеоиздат, 1989. 335 с.

118. Шкляев В.А., Шкляева JI.C. Климатические ресурсы Уральского Прикамья //.Географический вестник. 2006. № 2. С. 97—110.

119. Эделыитейн К.К. Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения. М.: ГЕОС, 1998. 277 с.

120. GEWISS Das ArcGIS8-basierte Gewasserinformationssystem der Schweiz // WASY Aktuell. 2003, № 1. P. 1-4. www.wasy.de/deutsch/dialog/aktuell/03-l/ Wasyakt03-l.pdf

121. NOAA использует ГИС для мониторинга прибрежной зоны // ArcReview. 2006, № 1(36). С. 6-7.

122. Shavnina Yu.N. GIS "Perm Krai Hydraulic Structures" // ENVIROMIS-2006: Program & Abstracts of International conference on environmental observations, modeling and informational systems (July 1—8, 2006). Tomsk, 2006. P. 36-37.

Информация о работе

Шавнина, Юлия Николаевна
кандидата географических наук
Пермь, 2009
ВАК 25.00.36

Диссертация

Пространственно-временные особенности распределения гидротехнических сооружений и оценка их состояния методами ГИС-технологий - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Пространственно-временные особенности распределения гидротехнических сооружений и оценка их состояния методами ГИС-технологий - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы