Структура речных систем и морфология бассейнов: анализ на основе ЦМР, возможности трехмерного моделирования

Аннотация заявки:

В проекте исследуются структурно-функциональные взаимосвязи в речных системах в различных масштабах времени – синоптическом (паводковое событие), историческом (многолетний цикл водности), геологическом (время эволюции бассейнов). Методически исследование основано на современных моделях трехмерной структуры речных систем и рельефа бассейнов, использующих базовые физические принципы сохранения и экстремальности (минимума диссипации энергии). Информационно-технологической основой служат общедоступные среднемасштабные цифровые модели рельефа, иные виды геоданных, и современный ГИС-инструментарий.
Основные задачи: адаптация и усовершенствование модели «самоорганизованной фрактальной речной сети», оценка влияния климатических, геоморфологических и геологических факторов, а также воспроизведение временной динамики, её формирования, отработка методики численных экспериментов; развитие и систематизация методов и технологического инструментария анализа структуры речных систем и морфологии бассейнов на основе общедоступных среднемасштабных цифровых моделей рельефа; усовершенствование типизации речных систем на основе сопряженной порядковой классификации водотоков и водоразделов; развитие индикационных методов оценивания гидрологических характеристик и параметризации гидрологических моделей в слабоизученных регионах.
Главным результатом выполнения проекта должно стать освоение мирового опыта работы с трехмерными моделями речных систем. Отдельным важным результатом должно стать развитие методология верификации подобных моделей, так как без этого их развитие невозможно. Результаты комплексных натурных исследований склоновой дренажной сети (т.н. «дрен») послужат для интерпретации результатов анализа и моделирования, а также создадут фундаментальный задел для развития исследований.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Выполнены полевые экспериментальные исследования первичной гидрографической сети ряда малых речных водосборов в различных физико-географических условиях. Работы включали: натурные обследования и описания водотоков начальных порядков (1-3 по Хортону-Штралеру); выявление и трассировка внепорядковой склонной дренажной сети (дрен, вотертреков); выполнение совмещенных высокочастотных гидрометрической и гидрохимической съемок в бассейнах; выполнение аэрофото- и видеосъемок участков бассейнов с беспилотных летательных аппаратов. Работы проведены на бассейнах р.Угольная-Дионисия (бассейн Анадырского лимана, Чукотский АО), р.Нелка (бассейн Гилюя, Амурская область), р.Цанык (бассейн черноморского побережья Кавказа, Краснодарский край).

Выполнена апробация т.н. индикационных методов оценки жидкого и твердого стока с южного склона Большого Кавказа на основе применения в качестве индикаторов суммарной длины речной сети и величины гидроморфологического коэффициента (γQ), эквивалентного длине речной сети, необходимой для формирования среднего многолетнего расхода воды в 1 м3/с. Метод разработан и широко применялся в 1970-90х годах в слабо изученных регионах Дальнего Востока и Сибири. Данный индекс, рассчитанный по 37 частным водосборам к створам гидрологических постов, продемонстрировал пространственную устойчивость в своем изменении вдоль российского и абхазского побережья. На этой основе выполнено районирование исследуемого региона и рассчитаны нормы жидкого и твердого стока по 75 рекам черноморского побережья Кавказа длиной более 10 км.

Характерный вид различных типов внепорядковой дренажной сети: а) ложбины веерного рисунка; б) ложбины переплетающегося типа; в) одиночные ложбины.