Моделирование внутригодового распределения дождевых селей в горных регионах мира

Тип работы:
Диссертация
Предмет:
Геоморфология и эволюционная география
Страниц:
187
Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Акту альность темы. Селевые потоки — природное явление стихийно-разрушительного характера широко распространенное в горах. Сели угрожают жизни людей и материальным ценностям приблизительно на 16% площади суши Земного шара. Ежегодно наносимый ими ущерб прочно утвердил селевые потоки в первом десятке перечня наиболее катастрофических природных явлений.

Актуальность изучения природы селевых явлений, методов их прогнозирования и защиты не вызывает сомнения. Огромные территории в различных горных регионах мира являются слабо изученными как с точки зрения распространенности, так и с точки зрения характеристик селевой деятельности. Последнее время общественность всего мира серьезно волнуют проблемы, связанные с последствиями изменения климата, в частности, вопрос о том, как изменение климата отразится на характере стихийно-разрушительных явлений, в том числе селей. Оценка, как современного режима селевых явлений, так и его возможных изменений в будущем тесно связана с проблемой зависимости режима селей от климата. К сожалению, в настоящий момент эта проблема в современном селеведении является недостаточно изученной, так как сели являются очень сложным многофакторным явлением природы.

Из всех параметров селевой деятельности, основными из которых являются показатели объемов выноса, относительной густоты селевых русел, повторяемости и внутригодового распределения селей, именно зависимость последнего от климата представляется наиболее очевидной. Отметим, что повторяемость селей и внутригодовое распределение селей условно могут быть объединены в понятие режим селей. В данной работе для простоты изложения при употреблении термина & quot-режим"- имеется ввиду только внутригодовое распределение селей. Вопросы, связанные с режимом селей являются малоизученными для огромных территорий мира.

Хотелось бы отметить, что нахождение зависимостей таких характеристик селевой деятельности как повторяемость селей, объемы выносов, относительная густота селевых русел от климата представляет собой очень важную и интересную научную задачу и также выходит за рамки данного исследования.

Цели к задачи работы. Цель работы — разработать модель, позволяющую рассчитывать характеристики внутригодового распределения дождевых селей по заданным климатическим параметрам, с помощью этой модели получить целостную пространственную картину характеристик внутригодового распределения дождевых селей для всего Земного Шара и провести районирование селеопасных территорий мира по типам внутригодового распределения селей.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: (Р сбор и обработка данных о датах схода селей в селеопасных регионах мира- (2) проведено уточнение известных и выявлены дополнительные зависимости характеристик внутригодового распределения селей от климатических параметров и (3) создана типология районов с однородными условиями формирования режима селей, лежащая в основе модели оценки внутригодового распределения селей по климатическим параметрам.

Объект исследовании. Объектом исследования данной работы являются селевые явления дождевого генезиса в соответствии с генетической классификацией селей, предложенной Перовым В. Ф. (Флейшман, Перов 1986). Именно сели дождевого генезиса являются наиболее массовыми на Земле. И хотя, например, сели гляциального генезиса являются чрезвычайно мощными, из-за их невысокой повторяемости в районах распространения обоих генетических типов, на впутригодовое распределение этого явления решающее влияние оказывают дождевые сели.

Методическая основа. Базой для решения поставленных задач послужили:

• Систематизированные и обобщенные данные по селям для территории СССР (Перов 1989, Селеопасные районы 1976) и карта селевых явлений для территории СССР (1975).

• Кадастры селеопасных рек.

• Карта селевых явлений мира (Perov V. and oth. 1997)

• Разработки Сидоровой T. JL, посвященные оценке селевой деятельности по климатическим параметрам (Сидорова, 1997).

В основе создания модели, позволяющей рассчитать характеристики внутригодового распределения селей, лежат следующие представления. Основными естественными группами факторов селеформирования являются климато-ландшафтпые (климат, современное оледенение, многолетняя мерзлота, почвенно-растительпый покров), тектоно-геоморфологические (рельеф, неотектоника, сейсмичность, вулканизм), литологический, антропогенный, фактор времени (Перов, 1991). Из всех перечисленных групп факторов выраженный сезонный ход имеют характеристики климато-ландшафтной группы факторов. Учитывая тот факт, что все факторы из этой группы являются производными от климата, именно климат в наибольшей степени определяет внутригодовое распределение селей.

В результате, имея климатическую информацию, и зная зависимости внутригодового распределения селей от климата с учетом региональных особенностей, предоставляется возможность оцепить характеристики внутригодового распределения селей для тех районов, где недостаточно фактических данных о режиме селей, а также для различных сценариев изменения климата.

Сели, как явление природы, наблюдаются в горах, которые большей частью незаселенны. В пределах одного селевого бассейна сход селей наблюдается, как правило, неежегодно. Длинных рядов наблюдений за селями, а подчас и коротких, существует очень мало, за исключением может быть единичных селевых бассейнов мира. Поэтому принципиально невозможно оценить режим селей и создать карты характеристик селевого режима по фактическим данным для подавляющего большинства селевых районов мира. В этой связи единственным способом дать пространственно-временную оценку режима селевых явлений является использование косвенных методов.

Наиболее удобным способом решения этой задачи является создание модели, в которой в качестве входящих данных используется климатическая информация, а на выходе модель дает характеристики внутригодового распределения селей. Такая модель позволила бы также дать оценки режима селей для сценариев изменения климатов.

В работе использовались следующие характеристики внутригодового распределения селей (Перов, 1991- 1996):

• Селеопасный период — часть календарного года (в месяцах), в течение которого наблюдается (возможен) сход селей. Селеопасный период может оцениваться в отношении отдельных селевых бассейнов, какой-либо территории или отдельных генетических типов селей.

• Основной селеопасный период — интервал времени, являющийся частью селеопасного периода, в пределах которого сходит 90% и более селей.

• Период наибольшей селевой опасности — интервал времени, являющийся частью основного селеопасного периода, в пределах которого сходит 50% и более селей.

Таким образом, на выходе модели ожидается получение границ селеопасных периодов, и описанную ниже модель можно назвать моделью оценки внутригодового распределения селей по климатическим параметрам.

В работе используются расчетно-аиалитический, пространственно-аналитический и картографический методы исследования.

Научная новизна. Была разработана модель оценки внутригодового распределения дождевых селей по климатическим параметрам, в совокупности с типологией районов с однородными условиями формирования режима селей, позволившая впервые провести оценку внутригодового распределения селей для горных регионов мира. Была составлена серия карт для следующих характеристик: начала и конца (1) селеопасного периода (СОП), (2) основного селеопасного периода (ОСП), (3) периода наибольшей селевой опасности (ПНСО) — продолжительности СОП. Впервые было выполнено районирование селеопасных территорий мира по типам внутри годового распределения дождевых селей.

Практическая ценность результатов работы. Практическая ценность данной работы имеет три основных аспекта.

1. Карты первого и последнего месяцев селеопасного периода, основного селеопасного периода и периода наибольшей селевой опасности представляют практический интерес для местных и региональных властей, служб по чрезвычайным ситуациям. Они дают представление о календарных сроках селеопасных периодов различной вероятности в пределах выделенных контуров.

2. Разработанная модель оценки внутригодового распределения селей по климатическим параметрам позволяет дать оценки изменений селевого режима по. различным сценариям изменения климата. Такого рода оценки представляют практический интерес для целей долгосрочного планирования развития регионов, а также могут быть приняты во внимание при проектировании селезащитных сооружений.

3. Оценка внутригодового распределения селей для горных регионов мира была произведена впервые. Она внесла существенный вклад в изучение географии селевых явлений мира.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на международных конференциях: The second international Confererence on Debris-Flow Hazards Mitigation: Mechanics, Prediction and Assessment in Taipei, Taiwan, 16−18 aug. 2000- The third international Confererence on Debris-Flow Hazards Mitigation: Mechanics, Prediction and Assessment in Davos, Switzerland, sep. 10−12, 2003- Гляциологический симпозиум 'Будущее гляцтосферы в условиях метяющегося мира' в Пущино в 2002 г.- II Междун. конф. & laquo-Лавины и смежные вопр. »- Кировск, сент. 2001-. Международная конференция & quot-Мониторинг криосферы& quot-

Пущино, 20−23 апреля 1999 г. Было сделано 2 доклада на НТС НИЛ снежных лавин и селей Географического факультета МГУ им. Ломоносова.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей в международных и российских журналах, 2 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Первая глава посвящена разработке модели внутри годового распределения дождевых селей по климатическим параметрам. В ней рассматриваются существующие подходы и изученность проблемы, описание самой модели, а также оценка временных границ селеопасиого периода.

Вторая глава посвящена типологии районов с однородными условиями формирования режима селей. В ней рассматриваются критерии выделения типов районов с однородными условиями формирования режима селей и климатические факторы формирования режима селей, сама типология районов. Проводится совместный анализ фактических данных по датам схода селей и климатических параметров по группам селевых бассейнов, и формулируются закономерности определения границ селеопасных периодов для различных типов районов с однородными условиями формирования режима селей, дается характеристика выделенных типов районов.

В третьей главе рассматриваются результаты моделирования. Дается оценка внутригодового распределения дождевых селей в горных регионах мира с использованием геоинформациогшого картографирования. Рассматриваются разработанная типология селевых режимов, и на ее основе, районирование селеопасных территорий мира по типам внутригодового распределения селей.

В работе приводится список литературы и три приложения. Список использованной литературы включает 98 названий. В Приложении 1 представлены обработанные автором данные о датах схода селей на территории бывшего СССР. В Приложении 2 представлены карты характеристик режима селей для частей света. В Приложении 3 представлении данные о датах схода селей для зарубежных стран.

Благодарности. Автор выражает большую признательность своему научному руководителю Перову Вениамину Федоровичу за оказанную помощь в проведении исследований и подготовке рукописи- Будариной Ольге Игоревне и Сидоровой Татьяне Львовне за консультации и советы- а также отдельная благодарность рецензентам работы Глазовской Татьяне Григорьевне и Шныпаркову Александру Львовичу за ценные замечания и предложения по структуре работы и тексту рукописи.

Выводы

Разработанная модель оценки внутригодового распределения селей по климатическим параметрам позволила впервые построить следующие карты для территории бывшего СССР, Европы, Зарубежной Азии, Австралии и Индонезии, Южной Америки и Северной Америки:

• Типы районов с однородными условиями формирования режима дождевых селей.

• Продолжительность селеопасного периода.

• Первый и последний месяц селеопасного периода.

• Первый и последний месяц основного селеопасного периода.

• Первый и последний месяц периода наибольшей селевой опасности.

Расчет селеопасиых периодов позволил впервые произвести специализированное типологическое районирование селеопасных территорий мира по особенностям внутригодового распределения селей. В основе районирования — учет относительной однородности климатических условий и сезонов, на которые приходятся селеопасные периоды (основной селеопасный период и период наибольшей селевой опасности). Таких типов районов, различающихся по характеру внутригодового распределения селей, выделено 50.

В зависимости от региона мира — как основной селеопасный период, так и период наибольшей селевой опасности могут приходиться на любой сезон года. На 70% селеопасных площадей мира период наибольшей селевой опасности приходится на лето.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Основные итоги представленной работы следующие:

1. Автором разработана оригинальная модель, позволяющая рассчитывать характеристики впутригодового распределения дождевых селей по заданным климатическим параметрам. Модель использует в качестве входящей информации климатические данные о среднемесячной температуре воздуха и месячных суммах осадков в узлах сетки. На выходе модель присваивает по узлам сетки каждому месяцу года индекс, соответствующий определенному диапазону вероятности схода селей и определяет, к каким селеопасиым периодам он принадлежит. Таким образом, 12 месяцев года подразделяется на 4 периода: 1) неселеопасный период- 2) селеопасный период- 3) основной селеопасный период- 4) период наибольшей селевой опасности.

2. В процессе построения модели автором установлено, что единые зависимости внутригодового распределения селей от климатических параметров наблюдаются лишь в районах с однородными климатическими условиями формирования режима селей. На основе анализа шести основных климатических факторов селеформирования удалось выделить 20 типов районов с однородными условиями формирования режима селей. Полученная таким образом типология районов легла в основу оценки внутригодового распределения дождевых селей и может быть использована в дальнейшем для решения смежных задач селеведения.

3. Результатом моделирования явилась серия мелкомасштабных карт для всех горных регионов мира, представляющих календарные сроки начала и конца и продолжительность различных периодов селевой опасности. Все эти карты не имеют Российских либо зарубежных аналогов.

4. Построенные в результате моделирования карты позволили впервые произвести специальное типологическое районирование селеопасных территорий мира по особенностям внутригодового распределения селей. В основе районирования лежит учет относительной однородности климатических условий и сезонов, на которые приходятся селеопасные периоды. Всего на Земном Шаре выделено 50 типов районов, различных по характеру внутригодового распределения селей.

5. Исследования влияния климатических параметров на режим селей внесли значительный вклад в решение задачи анализа климатических условий как фактора селеформироваиия. Полученная в работе целостная пространственная картина внутригодового распределения селей по Земному Шару существенно расширяет представления о географии селевых явлений мира.

6. Представленная модель открывает широкие возможности для оценки характеристик режима селей при различных сценариях изменения климата, что становится все более актуальным в настоящее время.

7. Методы, используемые в данной работе, имеют хорошие перспективы для дальнейшего развития. В частности, при учете геолого-геоморфологических и литологического факторов в типологии районов с однородными условиями формирования режима селей, представляется возможным дать оценки такой важной характеристики селевой деятельности как повторяемость селей, в том числе и в региональном масштабе.

Показать Свернуть

Содержание

Глава 1. Методика определения границ селеопасных периодов.

1.1 Изученность проблемы и существующие подходы.

1.2 Модель оценки внутригодового распределения селей по климатическим параметрам.

1.3 Методика определения границ селеопасного периода.

Глава 2. Типология районов с однородными условиями формирования режима дождевых селей.

2.1 Анализ фактических данных по режиму селей.

2.2 Типы зависимостей селеопасных периодов от климатических параметров.

2.3 Критерии выделения типов районов с однородными условиями формирования режима селей и климатические факторы формирования режима селей.

2.4 Типология районов с однородными условиями формирования режима селей.

2.5 Краткая характеристика типов районов с однородными условиями формирования режима дождевых селей.

Глава 3. Оценка режима дождевых селей в горных регионах мира.

3.1 Типы районов с однородными условиями формирования режима дождевых селей.

3.3 Построение карт характеристик селеопасных периодов для горных регионов мира.

3.4 Районирование селеопасных территорий мира по типам внутригодового распределения селей дождевого генезиса.

Список литературы

1. Атлас гидрогеологических и инженерно-геологических карт СССР. М.: ГУГК, 1983.

2. Андреев Ю. Б., Сейнова И. Б. Модельно-статистический подход к разработке прогноза ливневых селей на примере высокогорного Центрального Кавказа. В журн. Вестник МГУ сер. География, 1984, М., № 4,с. 86−92.

3. Белая H. JI. Режим селевых явлений Земного Шара как объект моделирования на базе климатической информации. МГИ, вып. 96, 2004, стр. 152−158.

4. Белая H. JI., Бударина О. И., Перов В. Ф., Сидорова Т. J1. Особенности режима селевых явлений в Европе. Тезисы докладов. Международная конференция & quot-Мониторинг криосферы& quot- Пущино, 20−23 апреля 1999 г., с. 69.

5. Бударина О. И., Перов В. Ф., Сидорова Т. J1., Белая H. JI. Генезис и режим селевых явлений Южной Америки. МГИ, вып 88, 2000, с. 50−55.

6. Виноградов В. А., Кошинский С. Д., Таланов Е. А. Атмосферные осадки и сели юго-востока Западной Сибири. М. Гидрометеоиздат, 1987, 148 с.

7. Виноградов Ю. Б. & quot-Возможные пути прогноза гляциальных селей& quot- Селевые потоки. Сб. 1, М., Гидрометиздат, 1976, с. 122−138.

8. Виноградов Ю. Б. Гляциальные прорывные паводки и селевые потоки. JI. Гидрометиздат. 1977. 156 с.

9. Виноградов Ю. Б. Этюды о селевых потоках. J1. Гидрометиздат, 1980, 144 с.

10. Власов А. Ю. Селевые явления и меры борьбы с ними в США. М. (ММ и ВХСССР. Главное управление науки ЦБНТИ. Обзорная информация, № 5), 1976, 44с.

11. География лавин. Под ред. С.М., Мягкова, JI.A. Канаева, М., Изд-во МГУ, 1992. 332 с.

12. Гидрогеология ССР, вып.5. М.: Недра, 1975. — 264 с.

13. Голубев Г. Н. Лавины и сели Чили. В кн. & quot-Информация сборник о работах по МГГ& quot-. М., 1970, № 14, с. 81−121.

14. Зак А. И. Гидрологические условия формирования селевых потоков на реках Армянской СССР и методика прогноза селеопасных периодов. Тр. ЗакНИГМИ, вып. 56(62), 1974, 190с.

15. Заппаров М. Р. Особенности формирования селевых процессов в горных районах Южного Казахстана. Труды Международной Конференции по эрозионно-селевым и смежным проблемам (Институт Гидроэкологии А Н Грузии, Тбилиси, 2001). стр 63−70. 16

Заполнить форму текущей работой