Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Структурная организация и функционирование речных систем горной части бассейна Тисы

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Структурная организация и функционирование речных систем горной части бассейна Тисы"

Б ОД

окт да

на правах рукопису

ДуОіо Лідія Фраиціння

Структурна організація та Функціонування річковик систем гірської частини басейну Тиси

11.00.11- нонструтиина географія т раціональне ішкористаїшя природних ресурсів

Автореферат дисертації иа здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

Львів - 1995

Дисертація є рукопис.

Робота виконана на кафедрі геоморфології Львівського державного університету їм.І.Франка.

ІІАУКСШКЙ КЕРІВНИК - кандидат географічних наук,

професор Я.С.Кравчук.

НАУКОВИЙ КОНСУЛЬТАНТ - доктор географічних наук,

професор І.П.Ковальчук.

03ІЦІЙНІ ОПОНЕНТИ - доктор технічних наук,

професор І.Г. Чврваньав;

- доктор географічних наук, професор Я.0.Мольчан.

ПРОВІДНА ОРГАНІЗАЦІЯ - Геолого-екологічний центр ДГП

"Заяідукргвологія"

Захист відбудеться № жовтня 1995р. 0*32%, . на васіданні спеціалізованої вченої ради К.04.04.02 Львівського університету їм.І.Франка (290000, м.Львів.вул.Дорошенка,41).

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Львівського державного університету їм.І.Франка (вул. Драго-манова.Б).

Автореферат розіслано "вересня 1995р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат географічних наук С.І.Кукурудза

, ВСТУП

Актуальність теми. У ав’явку з активніш господарськім перетворенням ландшафтів Закарпаття на перший план виходять' проблеми раціонального природокористування і управління станом природно-господарських систем, вирішення яких неможливе без півнання механізмів і закономірностей самоорганізації та функціонування дуже нестійких до техногенного впливу гірських геосистем. З цієї точки вору на особливу увагу заслуговують річкові системи - складні форми рельєфу, які е інтегратором стоку. Основу їх системних досліджень заклав Р.Хортон, який встановив три морфометричні закони: довжин рік,

похилів і числа потоків (Horton, 1945). На сучасному етапі досліджень виявлено ще ряд закономірностей структурної організації річкових систем, розроблені різні класифікаційні схеми, розкриті механізми іх самоорганізації. Незважаючи на це, у флювіальній геоморфології актуальними залишаються проблеми типізації річкових систем за параметрами структурної організації та функціонування, оцінки впливу рівня структурної організації річкових систем на величину їх стійкості до антропогенного впливу, вивчення масштабів трансформації структури річкових оиотем та зміни їх будови і механізмів функціонування під впливом антропогенних чинників.

Мета роботи - пошуки закономірностей структурної' організації та функціонування річкових систем гірської частини басейну Тиси, оцінка ступеня еколого-географічноі напруги в їх басейнах, масштабів змін структури різнопорядкових річкових систем і вивчення особливостей їх функціонування під впливом антропогенних і природних факторів; розробка ааходів

поліпшення геоекологічної та гідроекологічно'1 ситуації. Для досягнення мети вирішувались наступні завдання:

1) обгрунтування методу кодування різнопорядкових рік 1э врахуванням їх просторового розміщення в системі та аналіз структури річкових систем її 1 вищих порядків 1 річкових систем різних геоморфологічних областей 1 районів гірської частини басейну Тиси;

2) типізація басейнів рік за складністю їх структурної організації та оцінка впливу особливостей структурної організації річкових систем на їх функціонування і стійкість до антропогенного впливу; ' '

3) пошуки закономірностей функціонування річкових систем на основі аналізу багаторічної 1 сезонної динаміки їх гідрологічних, геоморфологічних 1 геохімічних показників;

4) визначення основних тенденцій зміни параметрів структурної організації річкових систем та їх функціонування під впливом природних та антропогенних чинників 1 розробка системи.заходів поліпшення їх геоекологічного стану..

В основу роботи покладені: матеріали власних інстру-

ментальних досліджень похилів русел рік і визначення кутів зчленування водотоків; результати експедиційного гідроеко-логічного обстеження стану поверхневих вод у басейнових системах гірської частини Закарпатської області; дані морфомет-ричного аналізу одномасштабних картографічних джерел, які відображають структуру річкових систем гірської частини басейну Тиси ва станом на 1939 і 1992 рр. На основі цієї Інформації створена база даних "Річкові системи гірської частини басейну Тиси’’,' яка реалізована на ЕОМ у системах

- з -

ЗС-Ь та (1ВА5Е. Використовувались також матеріали Закарпатської полно-балансової станції. Закарпатської геолого-роавіду-вальної експедиції, державного геологічного підприємства "Західукргеологія". а також аерофотоанімки та літературні джерела.

Наукова новизна роботи. Вперше на території гірської частини басейну Тиси за розробленою схемою подування рівно-порядкових рік оцінено структурну організацію річкових систем IV і вищих порядків 1 виявлено закономірності просторового розміщення їх елементів; встановлені особливості структури річкових систем рівних геоморфологічних областей 1 районів, здійснена гипіаація басейнів ва складністю їх структурної організації; ішвчений вв’язок функціонування річкових систем 1 їх структурної організації; встановлені тенденції вміни структури річкових систем 1 їх функціонування під виливом антропогенних факторів; оцінена стійкість річкових систем до антропогенного впливу та розроблена система.заходів поліпшення геоекологічного стану рік на основі результатів структурно-функціонального аналізу басёйн1в.

Практичне значення роботи, Схема типівації басейнів ріп

IV 1 вищих порядків ва складністю їх структурної органіваді! може використовуватись як бавова при виборі басейнів найбільш придатних для будівництва малих ГЕС. Результати досліджень екологічного стану рік у масштабі 1:200 00С, оцінки 8МІн структури організації річкових систем та її Функціонування, ва більш як ЬО-річний період е основою ров робки 1 реалівації схеми геоекологічного моніторингу дане і території. Методика та основні результати досліджень виш-

ристані при виконанні госпдоговірних та держбюджетних робіт ("Гідроекологічне дослідження території Закарпатської області в масштабі 1:200 000 для розробки схеми геоекологічно-го моніторингу та обгрунтування водоохоронних заходів". "Еколога-геоморфологічна оцінка річкових систем га їх басейнів у межах Заходу України") та роботи за програмою ДКНТ України ("Розвиток регіональній рекреаційних зон Українських Карпат"), написанні курсових 1 дипломних робіт. Встановлені ввязки між параметрами структурної організації та показниками функціонування річкових систем можуть використовуватись для прогнозування стоку гчди, наносів і розчинених речовин, що особливо актуальне для рік, на яких відсутні пости Гідрометслужби України.

Апробація роботи. Основні результати дисертаційної роботи доповідались 1 обговорювались на ХШІ Всесоюзній науковій конференції “Студент и научно-технический прогресс" (Новосибирск.1988), Всесоюзній науковій конференції “Эрови-_ введение: Теория, эксперимент, практика" (Москва. 1991), міжвузівських координаційних нарадах з проблем ерозійних, руслових та гирлових процесів (Ташкент,1991; Воронеж,1993), Міжнародній науково - практичній конференції "Проблеми Гу-цульщни" (Косів,1993), науковій конференції "Проблеми географії України" (Львів,1994), Міжнародному симпозіумі "Геодинаміка гірських систем Європи" (Львів.1994). наукових семінарах кафедри геоморфології Львівського університету їм.1.Франка (1989-1994).

Публікації. На тему дисертації опубліковано 11 праць.

Обсяг 1 структура роботи. Дисертація складається в

. - 5 - .

вступу, п’яти ро8ДІл1в. висновків, списку використаної літератури та додатків. Робота викладена на 152 сторінках машинописного тексту, проілюстрована 37 рисунками та 45 таблицями. Загальний обсяг дисертації складає 329 сторінок.

Дисертація виконувалася на кафедрі геоморфології Львівського університету. Автор висловлює щиру подяку науковому керівнику, професору Я.С.Кравчуку та науковому консультанту, професору І.П.Ковальчуку. Автор вдячний завідувачу НДЛ-51 Ю.В.ЗІньку, доц. Я.В.Хомину та н.с. в.М.Шушяку аа плідну співпрацю 1 допомогу в проведенні польових

досліджень.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І ВИСНОВКИ РОБОТИ ■

1. Структура річкових систем гірської частини басейну Тиси визначається, в основному, геолого-геоморфологічними особливостями території та е найважливішим чинником їх функціонування - транспорту води, наносів 1 розчинених речовин, ерозії та акумуляції відкладів.

В основу дослідження структурної організації річкових систем гірської частини басейну Тиси покладені дві основні класифікаційні схеми: стралера-філософова 1 А.Шайдеггера та додаткова - ентропійна (Інформаційна) оцінка структури рік (Гарцман, 1973, 1976; Карасев. Худяков. 1884; Корытный,

1974, 1980а, 19800, 1987 та ін.). Вони базують на враху-

ванні порядку як міри складності системи та використовують в якості об'єкта класифікації елементи структури річкових систем: русла рік від витоку до вамикаючого створу або до

- б -

впадіння наступної ріки.

У класифікаційну схему Стралера-Філософова внесені доповнення. Враховувалась не просто вміна порядків водотоків від витоку до замикаючого створу системи, але й їх простороне роеміщеиня. Останнє дало можливість виділити різні типи рік одного порядку эа їх просторовим розміщенням у структурі річкової системи. Наприклад, у басейні IV. порядку може бути десять типів рік І порядку: і) І-І-П-ПІ-ІУ (водотік 1 порядку вливається в водотоком І порядку 1 формує водотік II порядку, який впадає у водотік НІ порядку, а той відповідно В Ріку IV порядку); 2) І-П-ІІІ-ІУ; 3) І-1- II-IV; 4) І-111-IV; Б) І-IV; 6) 11-11-111-1V; 7) ІІ-Ш-ІУ; 8) II-IV; 9) П1-І 11—ІV та 10) 111-IV. їв вростанням порядку основної ріки вростав 1 кількість типів рік за їх просторовим розміщенням у структурі річкової системи. В батальному алгоритм дослідження структурної організації річкових систем включав: 1) вибір масштабу топографічної карти; 2) кла-

сифікацію рік аа їх рангом; 3) кодування рівнопорядкових рік їв врахуванням їх просторового розміщення в структурній організації; 4) вимірювання основних параметрів структурної організації системи та занесення їх у спеціально розроблені таблиці; б) ентропійну оцінку річкових систем; 6) типізацію басейнів ва складністю їх структурної організації; 7) аналіз особливостей структурної організації основних типів рік.

Проведений на бав! картографічних досліджень аналіз структурної організації басейнів рік її 1 вищих порядків території досліджень дозволив вробити наступні висновки: ■

- рівень структурної організації річкових систем врос-

тав від верхів’я рік до виходу їх в гір, що підтверджується зростанням величини порядку основних рік аа класифікаційною схемою А.Шайяеггера (від 2-3 порядків у верхів'ї рік до 10 - і 1 порядків при виході їх з гір);

- у структурній організації річкових систем гірської частини басейну Тиси переважають водотоки першого порядку, їх процентне відношення до загальної кількості рік оцінюється в межах від 76,37 %. (р.Ріка) до 83,56 % (р.Теребля), причому більшу частину сісладають порядкоформуючі та непорядісо-формуючі ріки типу !-11-111 - її;

- за структурною формулою, . яка відображає процентне

співвідношення довжини рік 1 порядку різного просторового розміщення 1 сумарної довжини рік 1 порядку, річкові системи регіону досліджень можна розділяти на чотири групи: 1- ріки

Уж, іеребля, у яких відсутні два типи рік І порядку (тип 1-11-І 11-У та тип І-11-ї); П - ріки Бормава, Біла Тиса, у яких із 8 можливих типів рік І порядку б типів мають довжину до 101 від сумарної довжини рік І порядку; III - ріки Лато-риця, Ріка, Чорна Тиса, у яких половина типів рік І порядку мають довжину рік до 10І від загальної сумарної довжини рік

1 порядку; її - р.Тересва, у якої в б типах рік І порядку довжина знаходиться в межах 10-20 %. від загальної сумарної довжини рік І порядку;

- за аналогічним співвідношенням кількості річок І пс-рядку різного просторового підпорядкування та їх сумарно кількості молена виділити також чотири групи рік, 1 тільи і р.Чорна Тиса переходить а ІП у її групу, що підкреслив особливості Історії розвитку даної річкової системи, вокр -

- в -

ма, існування на П території давньої Ясиня-Черемоської повздовжньої долини;

- найбільша складність структури річкової системи характерна для басейну Тересви. Фактично спостерігається геометрична прогресія в збільшенні кількості рік при зменшенні їх порядку. Так, коефіцієнта Оіфуркації ріки (Кп/п+і) становлять; Г?пі/п2“4 .85; І?п&/пЗ”4--5; КпЗ/п4“3.5; К'п4/п5“4;

- найбільші середні значення довжини 1 площі басейнів І порядку припадають на водотоки, які безпосередньо впадають у ріки ІУ 1 У порядків, а їх середній кут злиття наближається до 90°. Це можна пояснити двома основними причинами: по-нерве, ріки даних типів у порівнянні з Іншими типами рік І порядку мають найнижчий базис денудації; по-друге, як показали дослідження В.М.Куценка (1984). І.Г.Черваньова та О.В.ІІозд-някова (1990), вони не відіграють суттєвої ролі у функціонуванні річкової системи, а створюють так звані "шуми"(Армакд. 1080); - . _

- для всіх річок регіону досліджень властиве різке зменшення кількості 1 довжини рік II порядку у порівнянні з ріками І порядку, а для водотоків III. її 1 У порядків- поступове зменшення ЇХ'величини 18 зростанням порядку- Винятками є басейни Ріки. Тересви та Тереблі, в яких спостерігається зменшення сумарної довжини рік III 1 ІУ порядків та збільшення цього показника для рік У порядку.

Дослідженням також виявлені відміни структурної організації рік різних геоморфологічних районів. Так, за показником середньої площі басейну (5С) найоїліш поширені ріки типу І-І-1І-ІІІ-IV можна об’єднати в три групи: а) а макси-

■ ' - 9 -

мальними показниками середньої площі Сасейну (5с) (райони Воловецько-Шкгірської верховини, масиву Чорногори та Оигор-лат-Гуганського вулканічного хребта), до 5С змінюється під 2.49 км2 до 2.5А км2; 0) э середніми показниками (район При-вододільних Горган), де Бс - 2.21 км2; в) з мінімальними показниками (райони Полонинського хребта, масиву; Спидопець, Ворохта-Путильського низькогір’я та Мармзроського кристалічного масиву), до 5С варіює від 1.43 км2 до 1.83 км2. Середні величини кутів влиття 1 впадіння рік рівних рангів мають великий діапааон коливання. Вони змінюються у межач від 40 градусів (ріки типу 1-І 1-111, район Вигорлаг-Гутинсь-кого вулканічного хребта) до 96° (ріки типу 1-І 11, район Во-ловяцько-МіягІрської верховини). Для району Привододільних Горган характерні максимальні середні показники площі рік типу І-І-ІІ-IV та малі середні величини довжини русел даного типу.’

Чітку уяву про впорядкованість структури річкових систем через відносну роль у П структурі потоків І порядку різного просторового розміщення дає показник середньої ентропії (Карасев, Худяков, 1984; Корытнкй, 1988 та 1и.). За величиною даного показника можна говорити про ступінь розвитку або сформованість даного Сасейну. Для річкових систем Вододільно-Верховинської- області його середнє значення становить 0.69, для Полонннсько-Чорногірської геоморфологічної області -0.71, а для рік Вулканічних Карпат -0.76. Такий розподіл величин середньої ентропії річкових систем гірської частили басейну Тиси є підтвердженням історії їх розвитку та закону факторної відносності М.І.Маккавеева (1971). ■

Таблиця 1.

Типізація річітовщ систем IV порядків гірської частини басейну Тиси ва складністю структурної організації

Пори док 03" сей- ну Гру па скла днос ті Під гру па N ба сей-ну* Структурна формула за схемою О.М.КічігІна (1974) — Індекс струн турної склад ності за схе мою В.І.Кру жаліна(197б) Вели чина СкЗ

чет- вер- тий 1 а Б 20 22 27 21 3^-23з+052+43і+ЕС4 34-25з+032+15і+ЕС4 54-23з+132+73і+И:4 54-25з+032+05і+ПЗ4 54-25з+132+23і+ЕС4 0:0:2:12 0:0:1:7 0:0:3:16 0:0:1:12 0:0:1:11 4 3 4.5 6 4.5

б 2 17 19 24 34-23з4 032+35і+ЕС4 54-25зИ32+03і+ЕС4 5д-25з+1Б2+65і+ЕС4 54-25зЮ32+45і+ЕС4 0:0:4:43 0:0:3:26 0:0:4:45 0:0:9:50 20 13 19,5 23

а 10 ЗО 54-35з+1Б2+35і+і]С4 54-ЗЗз+432+35і+ЕС4 0:1:2:17 0:1:5:17 4.7 4.7

II б 3 9 13 33 54-35з+852+123і+И!4 54-333+752+15і+ІЕІ4 34-35з^2+153і+ЕС4 Б.4-333+232+В31+ІІС5 0:1:11:43 0:1:10:24 0:1:5:38 0:1:5:30 10,3 7.7 7.7 7,3

а 7 54-45з+032+123і+ЕС4 0:2:1:31 4,7

III 0 14 29 8 1 16 26 5с“43з+13£+83і+ІГ!4 34-453+13о+133і+ЕС4 5л~4.3з+232+14Бі+]0С34 5^-43з+732+183і+ЕС:4 ^4-45з+Ю32+343і+ЕС4 34-43з+Б32+53і+ЕС4 0:2:11:34 0:2:3:40 0:2:7:47 0:2:18:59 0:2:11:99 0:2:9:46 6,Б 6,8 8,2 10.3 16.3 10,2

IV 12 .. 34-63з+632+15і+£С4 0:3:6:27 4,3

* 1,2,..33 номер басейну ріки на рио.1;

Скз - показник складності Оаснейну III порядку, який зумовлений кількістю "вайвих" рік і порядку 1 визначається за формулою :

ПІ-ПЗі СкЗ” »

пЗз .

де п - кількість "зайвих" рік І порядку ва індексом структурної складності В.І.КружалІна; - ,

пБі та пЯз - відповідно кількість рік типу І-ІУ та рік' III порядку ва структурною формулою О.М.Кічігіна.

Умовиі зилки

Річкоьг системи ІІІ поїздку

7//ЇРі СИСГііЄНИ ІУ ПОРЯДКУ

Х//У/Л .1 групи склй£Шіх:іг.і

N3 Річкорі системи IV попвдку З її тпи складності

СіЧКОЬІ системи IV ПСРМІКа НІ ГОМПіД СКЛЄчДЦОС^І

Річкові сисічвни IV поряакі*

IV ГВМПИ СКЛАйиОСПІІ

Річкові системи V Пиитгу у групи скяАаиості

Річкові системи V ПЗМДка V/ Г^УПМ СИЛЛЛИОСГИІ

|- — Е] Річкоьі сисжбии V! пс^дка Річкові системи V!' ПО'ЛДХа

Рис,і. Просторовий розподіл річкових систем її та У порядків різних груп складності.

Врахування просторового розміщення різнопорядкових рік під час оцінки структури за класифікаційною схемою Страле-ра-Філософова дозволило використати для типівації басейнів території досліджень дві методики, запропоновані О.М.Кічігіним (1974) та В.І.Кружаліним (1976). Вони опираються на показники кількості різнопорядкових рік у басейнах, але периа в них характеризує просторову структурну організацію основного басейну. а друга - її загальну складність черев визначення кількості "зайвих" або непоряд-ісоформуючих рік рівного рангу. Поєднання цих двох методик дало можливість типізувати річкові басейни IV (табл.і) та V порядків із врахуванням як просторового положення основного басейну, так і його внутрішньої структури (рис.і).

Проведений аналіз дозволив розділити річкові системи гірської частини басейну Тиси на три групи за складністю структурної організації: і) прості ( Теребля. Ріка, Б.Тиса,

Ч.Тиса); 2) складні ( Воржава, Уж, Латориця); 3) дуже складні (Тересва). ' ..

Басейн р. Тересви має не тільки аномально .складну, але й дуже своєрідну внутрішню структурну організацію, яка проявляється в: а) найбільшій кількість басейнів IV порядку та їх дужо.простій внутрішній структурній організації; б) великій внутрішній складності басейну V порядку, яка зумовлена великою кількістю рік І та II порядків, що безподередньо впадають в ріки III або V порядків. Своєрідна внутрішня структурна організація басейну Тересви є однією 8 причин частого виникнення катастрофічних паводків. '

Типізація річкових систей за складністю структурної ор~

. - 13 -

галізації частково підтвердив думку А.Шоллея (1950) про те, що величі річкові системи є такими природними об'єктами, в утворенні яких точно оцінити вплив клімату 1 геології дуле важко. З проведеного детального аналізу структурної організації річкових систем басейну Тиси видно, що геолого-геоморфологічні особливості впливають на структуру рік II 1. III порядків. Тому можна вробити певне припущення, що на рівні басейнів IV порядку серед чинників структурної організації річкових систем на перший план виходять закони їх самоорганізації, тобто ріки перетворюються у відносно самостійні природні системи.

2. За особливостями ерозійно-акумулятивного процесу в річкових системах Українських Карпат виділяються три вони: ' зона переважання глибинної ороэП. перехідна та вона переважання акумуляції. Ріки кожної а них мають свої особливості структурної організації та функціонування.

Функціонування річкових систем, яке виражається в кумуляції стоку, перенесенні, ПЄРЄР08П0ДІЛІ 1 акумуляції енергії та речовини в басейні у великій мірі залежить від структури системи. Остання, будучи заданою структурними лініями, диктує не тільки функціонування та динаміку, але й хід наступного розвитку рельєфу даного генетичного ряду (Черва-нев,1989).

У якості узагальнюючого показника, який визначаз ступінь просторової диференціації ерозійно-акумулятивного процесу використовують похил русел рівнопорядкових рік (Куценко, 1987; Поздняков,Черваньов,1990; Маккавеев,1953, 1963, 1971; Чалов,1984; Дуб1с,Ковальчук.Кравчук.1994). Він е рв-

Типи РУСЕЛ

ПВ ■

НЛФ і РАФ

Напрям /у»и мтоіїнн* нчх попЛокіЬ ■

1 Імхличнна сєргЗньоги і ПОМ-млу рік

7 зима лер*'&уж<

( і Виносу мап>гр*&лу

♦ ([п^Ч'А/^Д зинії

^ Пі Зоч.7 ое^'онн&

Д дкунульщ/' матеріалу

е>#г/ чну

f П В - порогоЬо - Ьодоспз днич

Ф-не^о^Ьнмуггч злюВ'ямьні г ~\ > РДФ -ро^Вину/г,, алюЬіальт

«и— .

N 4 И4^. Рис % Типи Р^СЕЛ РІК БАОРЙну В Тиси і Гх РЛЙО-

• Чй^-' .-. ■ ' • •

НЦВАННЯ ЗА СПІВВІДНОШЕННЯМ СРОЗІІ .ТРАНЗИТУ ТА АКУМУЛЯЦИ НДНОСІЬ .

эультатом еволюції флювілльно'і системи 1 відображає сучасну П вдатність до саморегулювання за принципом від'ємно опо-ротнього зв'язку (Куценко, 1987).

Враховуючи ці передумови був проведений детальний аналіз диференціації похилів різнопорядкових рік у басейні Тиси (до впадіння Косівської). На основі аналізу цього показника, а також поширення різних типів русел та спрямованості ерозійно-акумулятивного процесу, в досліджуваному басейні виділені три зони перерозподілу матеріалу (рис.2): переважання глибинно! ерозії, перехідна 1 переважання акумуляції. До першої зони відносяться порядкоформуючі 1 непоряд-коформуючі ріки типу 1-11-1II—IV з порогово-водоспадним типом русел. До другої зони (перехідної) - ріки І та II порядків. що безпосередньо впадають у ріки IV 1 вищих порядків та ріки 11 порядку різного типу. До третьої - ріки ІГ1 та вищих порядів. які характеризуються руслами з розвинутими акумулятивними Формами рельефу. Тут відбувається часткове перетворення від’ємного' літодинамічного потоку в додатній (Поздняков, Черваньов, 1990). Виділені зони певною мірою відображають морфологічну поясність сучасних геоморфологічних процесів в Українських Карпатах. (Кравчук,1982, 1984).

3. Між параметрами структурної організації рік 1 показниками їх функціонування існує тісний кореляційний зв'язок, тіснота якого збільшується при врахуванні простсрсі:оі диференціації гідроморфологічного коефіцієнта (ГМК). який характеризує не тільки геолого-геоморфологічні та гідрологічні особливості території, але й відображав також співвідношення

РисЛСхЕМА ПРОСТОРОВОГО РОЗПОДІЛУ ГМК

зіідки

^ ЗШ0Ю4-^

Щ 40-50И1-С/М1

• 50-Ш»ис/м3

ІЇЇШІ бО-ТОкмфґ ТЇДТЧ 70-90 км с/м3 > &0 ил-с/м3

*ЯША Е£»М<1>Ш« ГМК ЗА МОКНЕ* ®Й£ННЧТ6А Тггеьле-Кквьніі'ГЕС

ТЄРИГСРІя ААД ЯКОЇ Н0 РОЗПАХПЕУ-

валися зндчдяня ГМК

дренажної 1 транзитної функцій системи.

Вивчення зв'язків між параметрами структурної організації рік 1 показниками їх функціонування має великий практичний 1 науковий Інтерес. Як поііазали наші дослідження, в багатьох випадках цей зв’язок найбільш чітко проявляється на фоні приблизно однакових геоморфологічних, літолого-стратиграфічних і гідрогеологічних умов території. Тому особливу увагу під час аналізу структури річкових систем 1 їх функціонування слід ввернути на гідроморфологічний коефіцієнт (ГМК), який визначається відношенням сумарної довжини річкової системи порядку К до середніх багаторічних витрат води в замикаючому створі системи (Гарцман, 1971; Карасьов.Худяков, 1984; Карасьов.Лобанова, 1081)'.

Оскільки величина ГМК показує, яка довжина ріки потрібна для формування середньої багаторічної витрати води в 1 м3/с, то можна припустити, що ГМК відображав насамперед дренажну вдатність річкової системи. Остання визначається не тільки величиною ерозійного врізу річкових систем та особливостями водоносних горизонтів грунтових вод, але й величино» порядку рік. Так. найменші значення ГМК припадають на верхів'я, де перевауають ріки І та II порядків, які мають велику дренажну здатність. Із зростанням порядку ріки буде збільшуватись її транзитна здатність. Це підтверджується максимальними величинами ГМК (рис.3), які приурочені ,о нижніх частин основних басейнів У порядку- рік Ужа. Латорі -ці, Боржави, .Ріки і Тереблі. Слід відзначити, що величш а ГМК для рік Ріки 1 Тереблі змінена за рахунок впливу Тере.'і-ле-РІкської ГЕС. ■

- іа -

Базуючись на матеріалах морфометричніїх .1 гідрологічних-досліджень, у роботі аналізується характер зв’язку між -порядком річкових систем (за класифікаційною схемою А.Шайдег-гера) гірської частини басейну Тиси та стоком завислих наносів у замикаючих гідростворач різнопорядкових систем. Встановлено, що величина коефіцієнта кореляції становить

0.88, а рівняння регресії.має вигляд:

' у .. 10(0.26К - V:, 1)

де у - витрата твердого стоку (кг/с), К - порядок системи.

При врахуванні ГМК зростає тіснота зв’язку між цими параметрами. про що свідчить коефіцієнт множинної кореляції між порядком ріки, стоком эавислих наносів і ГМК ( 0,92). Рівняння регресії мас вигляд (ДуОис, Хомин, 1991): у -- О.бЗК + 0,09х - 8,01, де у - твердий СТІК; К - порядок річкових систем; х - величина ГМК .

Розраховані з допомогою цього рівняння показники твердого стоку відрівнявться від матеріалів натурних спостережень Гідрометслужби України на 20-25 X, що знаходиться у межах точності гідрологічних досліджень.

Встановлений також тісний зв'язок між параметрами структурної організації рік та їх водністю. Отримані в роботі регіональні, рівняння регресії можуть використовуватися у прогнозуванні стоку води і наносів на тих різнорангових річкових системах, на яких відсутні пости Гідрометслужби України.

4. Для оцінки вмій структурної організації річкових систем за певний період часу доцільно використовувати вели-

- . - 19 -

чину енгропШюІ оцінки ступеня 14 складності та величину середньої ентропії або структурно'! міри. Використання цих показників , а також врахування під час оцінки амін структури просторового розміщення елементів системи дозволяє виявити тенденції самороввитку та процеси деградації річкових систем.

Для дослідження структурних амін річкових систем у роботі використані методи порівняльного морфометричногс аналізу різночасових топографічних карт, розроблені І.Л.Ковальчуком (1987.1991). Порівняння структурної організації рік проводилось Із врахуванням просторового розміщення елементів системи ва станами на 1939 та 1092 рр.. що дало можливість оцінити не тільки оагальїіі масштаби змін основних структурних показників (кількості 1 довжини) різнопорядкових рік, але й особливості їх просторового розподілу.

Зміна структури річкових систем відбувається під впливом як природних, так 1 антропогенних факторів.тому виникають питання:"Яким чином розрізнити природну і "антропогенну" 8міну структури? Як визначити, де відбувається деградація, а де іде природний процес формування системи?" У багатьох випадках (за винятком системи меліоративних каналів) дати однозначну відповідь досить важко. Бо, по-перше, процес збільшення (чи зменшення) ступеня насичення структури елементарними водотоками може бути природним процесом формування структури рік. а по-друге - процесом дезорганізації системи та Н руйнування. Тому, при вивченні вмін структури річкових систем враховувалась середня ентропія (питома структурна міра) та вміни П величини під час структурних змін. Це доз-

волило вивести критерії оцінки тенденцій саморозвитку чи деградації річкових систем. Гак, про саморозвиток свідчать: а) невелике 8б1льшення ентропії басейну за рахунок зростання кількості порядкоформуючих рік 1 зменшення непорядкоформую-чнх; б) вростання порядку 1 питомої структурної міри басейну в цілому. На деградацію річкових систем вказус: а) пониження порядку річісової системи від рангу К (у межах одного 1 того к басейну) до рангу К - 1 чи К - п; б) збільшення кількості непорядко^ормуючих рік, що призводить до зростання ентропії та вменшений питомої структурної міри; в) загальне вмекиення кількості ріонопорядкових рік. у тому числі порядкоформу»-чих. •

В результат! досліджень гірської частини басейну Тиси тут виділені дві групи рік в рівною тенденцією вміни структури: ■

а) басейни рік Уж, Латориці та Косівської, в яких відбулось сильне скорочення як сумарної довжини, так і сумарної кількості рівнопорядкових рік;

б) басейни рік Бордави, Ріки, .Терєсви, Шопурки, Білої та Чорної Тиси, в яких спостерігалось збільшення сумарної довжини рік, при зменшенні їх кількості.

Крім цього, в басейнах усіх рік гірської частини Тиси за більш як БО-річяий період відбулися 8міни спрямованості ерозійно-акумулятивного процесу, морфології русел 1 8аплав тощо. Найбільшої трансформації структури вавнали басейни рік Ужа і Латориці, що вказує на їх деградацію під впливом переважно антропогенних чинників.

5.'Господарська діяльність людини викликала зміни в

функціонуванні___річкових систем. Це зокрема проявилося в

рміні хімічного складу природних вол, стоку воли та наносів, спрямованості ерозійно-акумулятивного процесу.

Екологічний стан річкових систем як складних самоорганізованих систем з иевною структурною ієрархією визначається станом усіх басейнів нижчих порядків, тобто станом

11 підсистем. Тому в якості комплексного показати екологічного стану басейну розглядається вода як найбільш динамічний компонент природи 1 чутливий індикатор будь-яких антропогенних змін. В основу- оцінки екологічного стану річкових систем гірської частини басейну Тиси покладений од- ■ норазевии відбір проб, проведений в осінню межінь 1990 р. Метою досліджень була оцінка змін у функціонуванні річкових систем за рахунок появи антропогенної складової хімічного складу природних вод. Під ‘антропогенною складовою хімічного складу природних вод розуміємо ту частину, яка зумовлена господарською діяльністю: промисловим виробництвом, земле-

робством тощо (Пелешенко, Хшіьчевский, .1991).

Антропогенна складова концентрації основних іонів формується, в основному, за рахунок іонів СІ". БС>42~. Иа^К' (Ііелешенко, 1975; . Пелешенко, Хильчевский. 1991. Моажерин, Шарифулин, 1988). Збільшення концентрації-Іонів ІІС0з~. С02_ та Са2+ за рахунок господарської діяльності лімітується слабою розчинністю СаСОз- та Існуванням карбонатно-кальцієве І рівноваги. В басейнах досліджуваних рік максимальна змін і концентрації основних іонів за рахунок антропогенної складо вої виявлена в басейні Ужа ір-ни Перечила, В.Береаного, М.Березного), Ріки (р-н Міжгір'я), Ч.Тиси (р-н Рахова),'Т'-

- 22 -

ресви (р-н с.Калини). 'Гереблі (р-н смт.Угля).

На території досліджень вивчався також просторовий розподіл сполук азоту (нітратів 1 нітритів), фенолів, нафтопродуктів та пестицидів. Серед останніх вивчались 7 видів хлорорганічних пестицидів (ДДТ, ДДД, ДДЕ. З-, й- 1 й-ГХЦГ, трефлан), 2 види фосфорорганічних (метафос, рогор), 1. вид

триазинових (симазин). Максимальна концентрація та найбільш широкий видовий спектр цих сполук зафіксовані в басейнах Ла ториці та Ужа.

Зроблена спроба оцінки впливу структурної організації рік на величину стійкості до антропогенного впливу. За критерій стійкості річкової системи пропонується використовувати співвідношення площ басейнів рік І порядку різного просторового розміщення в системі до загальної прощі бадейну, оскільки ріки 1 порядку є найменш стійкими до антропогенного впливу (Симонов.Кружалин,1989). Залежно від величини цього співвідношення виділяється три групи стійкості басейнів: 1) дуже стійкі, де площа басейнів рік І порядку (Бі) не перевищує 40 X площі тієї частини басейну, яка опирається на основне русло ріки; 2) стійкі, де Бі змінюється в межах від 40-60 X; 3) нестійкі, де Бі перевищує 60%.

Структурно-функціональний аналіз річкових систем гірської частини басейну Тиси дозволив провести структурно-функціональне зонування басейну для потреб вибору найбільш доцільних напрямків 1 розробки системи заходів поліпшення геоекологічної ситуації в басейнах рік. На схемі такого зонування виділяють:

а) долини різнопорядкових рік, які відіграють вирішаль-

. - 23 -

ну роль у функціонуванні річкових систем. Це, як правило, долини рік одного порядку (К). з'єднані між собою долиною порядку К+1 (Куценко. 1987);

0) басейни порядкофэрмуючих та непорядкоформуючих рік типу І-11-111-ІУ. що утворюють розчленування найвищого гіпсометричного ярусу рельєфу в Українських Карпатах 1 е найменш стійкими до різного виду антропогенного впливу;

г) інші басейни рік І порядку різного просторового

розміщення.

У результаті зонування басейн розділяється на три зони, які умовно назвемо привододільною (І вона), схиловою (II зона) та основних долин (III зона). У схиловій зоні окремо виділені басейни рік І порядку різного просторового

розміщення в системі.

У першій боні система заходів поліпшення геоекологічної ситуації повинна бути спрямована на зменшення сили та обмеження спектра антропогенного впливу до мінімуму, збереження 1 відновлення ландшафтів у басейнах рік; для другої та третьої зон - на підтримку стабільних гідрологічного і гідрохімічного режимів, забезпечення природного балансу

еровійно-акумулятивного процесу, вибір оптимального режиму та методів природовберігаючого використання земельних, лісових, водних і мінерально-сировинних ресурсів.

Проведені дослідження покладені в основу бази даних "Річкові системи гірської частини басейну .Тиси", яка дозволяє оцінити геоекологічну ситуацію в різнорангових басейно^ вих геосистемах, виявити особливості структурної організації річкових систем 1 е необхідною умовою вирішення проблем уп-

равління геоекологічним стадом території та невід’ємною складовою системи моніторингу малих рік гірського регіону.

На тему дисертації опубліковані такі праці: .

1.Параметры структуры речных систем Закарпатья и возможности их использования при прогнозировании зровионных процессов // Матер. ХХХУІ Всесоюзн. науч. конф. "Студент и научно-технический прогресс".- Новосибирск, 1988.- С.22-30.

2.Возможности прогнозирования арозионно-денудационных процессов в бассейнах разнопорядковых речных систем // Тез. докл. УІ межвуз. координ. совещ. по проблемам эрозионных, русловых и устьевых процессов.- Ташкент, 1991.- С.- 87-88. (Співавт. Хомин Я.Б).

3.Модель структуры речных систем и возможности ее использования в прикладных целях // Эроэиоведение : Теория,

эксперимент, практика. Те8. докл. Всесоюзн. научн. конф.-М.: Иэд-во МГУ, 1991.- С.65-56. (Співавт. Хомин Я.В.).

4,Оцінка геолого-геоморфодог1адої вумовленості еровій-но-денудаційних проносів на південно-західних-'схилах Українських Карпат // Географічні основи раціонального природокористування. Вісн. Львів, ун-ту. Сер.географ., вип. 18.-Львів,1992.- С.20-22. (Співавт. Хомин Я.Б.).

Б. К оценке степени загрязнения поверхностных вод Закарпатья // Восьмое межвузовское координациональное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. "Воронеж, .1993. - С.17-19. (Співавт. Ковальчук І.П.).

б.ГідроекологІчні проблеми річкових басейнів у прикордонній частині Західної України // Проблеми географії Ук-

раї ни. - Львів. 1994.- С.196-198. (Співавт. Ковальчук І.П.).

7.Методика та основні результати оцінки гесекологічної ситуації в бгісейнах рік // Проблеми Гуцулыцини. Тез. доп. мілшар. конфер.. ч.ІІ.-КосІв, 1994.- С.73-74. (Співавт. Ковальчук І.П.. Кравчук Я.С.).

8.1ІОКИЛ русел різнопорядкових рік як Індикатор неотек-тонічних рухів // Геодинаміка гірських систем Европи. Тез. дон. Міжнар. симпозіуму.- Львів, 1994.- С.24-26 (Співавт. Ковальчук І.П., Кравчук Я.С.)

9.Диференціація ра екологічний стан грунтів у геосистемах на прикладі Закарпатської області) // Тез.доп. IY з'їзду грунтознавців та агрохіміків України.- Харків. 1994.-С.39-40. (Свівавг. Шубер П.М.).

10.Методика та основні результати екологічних досліджень річкових басейнів території Закарпатської області // Географічні природоохоронні проблеми західного регіону України.- Вісн. Львів, ун-ту. Сер.геогр. вип. 19.- Львів.

1994. - С.70-79. .

11.Le role des crues et des lnondations extremes dans la formation du relief fluvial de la region occldentale do •1'Ukraine // Crues, versants et lits fluvlaux".- Paris,

1995.-P.105-106 (Співавт.Ковальчук I.П.).

. АННОТАЦИЯ

Дуоис Л.Ф. Структурная организация и функционирование речных систем горной части бассейна Тисы.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.11- конструктивная география и рациональное использование природных ресурсов, Львове-кий государственный университет им.И.Франко» Львов,199В.

Защищается научная работа, которая содержат результаты исследования структурной организации и функционирования речных систем горной части бассейна Тисы. Впервые для этой территории оценена их структурная организация, проведена классификация речных систем по уровню сдпциюсти их структуры, выявлены масштабы трансформации структуры речных систем под влиянием антропогенных факторов.

ANNOTATION .

Dubls L.F. Structural organization and functioning of river systems In mountain part of the basin of river Tysa.

' Dissertation for a Candidate's degree In geographical sciences by the speciality 11,00.11- constructive geography and rational utilization of nature resources. Lviv State University by Ivan Frariko, Lviv, 1995. ’

The scientific work, which containes the resultes of structural organization and functioning of river systems of the mountain part of the Tysa basin, is presented. It is for the first time that for this territory their structural organization is estimated, the classification of river systems as to the level of complexity of their structure was held, the scale of the transformation of river systems under the Influence of anthropogenic factors is revealed.

Key words: structural organization, functioning, transformation of river systems.