Содержание
Введение
. Физико-географическое описание района
.1 Общегеографическое положение
.2 Рельеф
.3 Геологическое строение
.4 Климат
.5 Почвы и растительность
.6 Общая характеристика гидрографической сети
. Описание используемых методов
.1 Определение ЦМР
.2 Использование данных SRTM
.3 Характеристика используемого программного обеспечения
.4 Порядок работы при определении морфометрических характеристик
.5 Порядок работы при определении гидрографических характеристик
. Расчеты и анализ результатов
.1. Общее описание существующих гидрологических характеристик
.2 Определение морфометрических характеристик
.3 Определение гидрографических характеристик
Заключение
Список литературы
морфометрический водосбор
гидрографический программный
Введение
Данная курсовая работа посвящена разбору и анализу использования цифровых моделей рельефа для определения морфометрических характеристик водосбора, в частности его площади, уклона, средней высоты, а также анализу использования современного ПО для определения гидрографических характеристик водосбора. Данная тема довольно актуальна, так как в наше время компьютерные технологии все больше применяются при решении различных географических задач.
Компьютерные возможности вкупе со спутниковыми данными позволяют решать в частности и проблемы гидрологии. Таким образом, современные методы значительно облегчают и ускоряют процессы определения морфометрических и гидрографических характеристик водных объектов.
Цель представленной курсовой работы - дать оценку точности определения морфометрических характеристик водосбора с помощью цифровых моделей рельефа, а также оценить возможность применения настольного ПО для определения гидрографических характеристик. Задачи, которые необходимо выполнить:
Выбрать подходящий для изучения водосбор на территории России
Составить список водомерных постов, лежащих в пределах рассматриваемого района, для получения данных о водных объектах из гидрологических ежегодников и ОГХ
Подобрать подходящую для рассматриваемого района цифровую модель рельефа из перечня доступных для определения расчетов морфометрических характеристик бассейна
Подобрать качественные спутниковые снимки для определения гидрографических характеристик бассейна
Произвести расчеты площади, уклона, средней высоты водосбора с помощью ГИС-технологий
Определить такие гидрографические характеристики, как залесённость, озерность, долю урбанизированных территорий
Сравнить полученные результаты
расчетов с данными ежегодников и ОГХ, дать оценку точности определения
рассматриваемых характеристик.
1. Физико-географическая характеристика
.1 Общегеографическое положение
Рассматриваемая территория расположена в
пределах Русской равнины между 61о13’ и 52о16’ с.ш. и 31о59’
и 48о00’ в.д. Протяженность ее с севера на юг 1000 км, с востока на
запад 900 км, занимаемая площадь 604 тыс. км2. Район охватывает
бассейн р. Волги до г. Чебоксары, большая его часть расположена в лесной зоне и
только южная - в лесостепной. На севере граница проходит по водоразделу с
бассейнами рек Онеги и Северной Двины, на западе - с бассейнами рек Волхова,
Западной Двины и Днепра, на востоке - с бассейном р. Вятки и правобережных
притоков р. Волги и на юге - с бассейном р. Дона. По административному делению
территория включает Ярославскую, Костромскую, Ивановскую, Нижегородскую,
Московскую, Владимирскую, Калужскую, Рязанскую области, республику Мордовию, а
также юго-восточную часть Ленинградской, восточную Новгородской, западную
Вологодской, восточную часть Смоленской, большую часть Тульской,
северо-западную часть Ульяновской, большую часть Орловской и Пензенской,
северо-восточную часть Тамбовской областей, западную часть республик Марий Эл и
Чувашия.
.2 Рельеф
Поверхность в общем равнинной территории района представляет собой чередование низменных равнин и возвышенностей с колебанием абсолютных отметок в пределах 100-300 м. На формирование рельефа большое влияние оказало геологическое строение и тектонические особенности Русской платформы. Основная часть рассматриваемой территории еще в мезозое вступила в стадию континентального развития, в период которой сформировались крупные элементы рельефа. В западной и юго-западной частях территории, где на поверхность выступают плотные карбонатные породы каменноугольной и девонской систем, простираются Валдайская, Смоленско-Московская, Среднерусская возвышенности, а в юго-восточной части - Приволжская возвышенность. В северной и восточной частях района, сложенных более рыхлыми породами перми и мезозоя, располагаются обширные низменности: Верхневолжская, Ветлужско-Унжинская, Мещерская, Окско-Донская. В эту общую схему рельефа, сложившуюся в доледниковое время, большое разнообразие внесли оледенения четвертичного периода, в значительной степени определившие современные формы поверхности. Описываемая территория не менее четырех раз перекрывалась ледниками, но на формирование рельефа в основном оказала влияние деятельность трех последних ледниковых покровов: днепровского, московского и валдайского. Границы оледенений во многих местах четко прослеживаются в рельефе. Формы поверхности, возникшие в результате деятельности ледников в последующее время в разной степени были преобразованы воздействием флювиальных и эрозионных процессов.
Наиболее сильное воздействие денудационные
процессы оказали на поверхность внеледниковой области, в результате чего
Среднерусская и Приволжская возвышенности характеризуются более зрелыми
эрозионными формами, чем северная часть района.
.3 Геологическое строение
Рассматриваемая территория расположена в центральной части кристаллического фундамента Русской платформы, в основном в пределах Московской впадины, заполненной толщей осадочных пород мощностью 1500-3000 м. Поверхность кристаллических пород ограничена на юге выступами Воронежской и Волго-Уральской антиклиз и повышается на северо-запад в сторону Балтийского щита. Поверхность докембрийского фундамента осложнена множеством структур второго порядка в виде валов и прогибов.
Кристаллические породы не выходят непосредственно на поверхность и залегают на глубинах 2500- 3000 м в Ветлужско-Унжинском районе, 1500- 2000 м в центральной части территории и 500- 1500 м на юго-западе в районе Среднерусской возвышенности. Осадочная толща представлена системами нижнего палеозоя, девона, карбона, перми и мезо-кайнозоя.
Наиболее древние отложения верхнего девона, выходящие на дневную поверхность в юго-западной части, района (бассейн Верхней Оки), представлены известняками, доломитами, мергелями с прослоями ангидрита и гипса. Породы каменноугольной системы широко распространены по всей западной окраине территории от бассейна р. Кеми на севере до притоков верхней Оки (реки Упа, Жиздра) на юге. Отложения карбона представлены преимущественно известняками: в районе Смоленско-Московской гряды -песками и глинами с прослоями известняка, в Московско-Окском междуречье - известняками и доломитами, в осевой части Окско-Цнинского вала - пестрыми глинами, мергелями и известняками, в верховьях Среднерусской возвышенности - песками и глинами с прослоями угля и известняков.
Коренные породы обычно выходят на поверхность по берегам рек, а в междуречьях почти повсеместно перекрыты четвертичным чехлом. В четвертичный период большая часть территории района не менее четырех раз перекрывалась ледниками, о чем свидетельствуют четыре самостоятельных горизонта морен, разделенных межледниковыми отложениями. Внеледниковая область испытывала воздействие ледниковых вод. Зона распространения ледника в период максимальной (днепровской) стадии оледенения охватывала всю территорию, за исключением Среднерусской возвышенности южнее г. Орла и Приволжской возвышенности. Ледник и его воды оставили сложный комплекс отложений мощностью в десятки (реже до 100 и более) метров, представленных мореной, ленточными глинами, флювиогляциальными песками, а также покровными суглинками.
Пространственное распределение ледниковых отложений как по мощности, так и по составу имеет весьма пестрый и разнообразный характер. На северо-западе бассейна в верховьях Волги и ее левобережных притоков наибольшее распространение имеют валунные суглинки, а в пределах холмистого ландшафта - суглинки с прослоями супесей и песков; в низинах преобладают озерные и флювиогляциальные пески и глины; большие площади занимают древние аллювиальные пески. Толща ледниковых и послеледниковых отложений составляет в среднем 50-60 м.
Карст. Наличие обширных площадей, сложенных
карбонатными породами, местами выходящими на поверхность или прикрытыми
маломощными водопроницаемыми отложениями, определяет развитие карстовых форм на
территории района, главным образом в виде воронок, провалов, западин, карстовых
озер и трещин. Влияние карста на режим стока в основном проявляется в
уменьшении поверхностного стока и переводе его в подземный. В бассейне р.
Сережи были выявлены участки полного поглощения поверхностного стока. Разгрузка
водоносных горизонтов нередко наблюдается в долинах рек, например в нижнем
течении р. Пьяны; значительное подземное питание получают р. Зуша и ее притоки
из источников девонского водоносного горизонта, водообильность которого в
немалой степени связана с карстовыми процессами.
.4 Климат
Территория Верхне-Волжского района расположена в зоне умеренно-континентального климата с холодной зимой и умеренно-теплым летом. Континентальность климата увеличивается с северо-запада на юго-восток. Основные климатические характеристики и их изменение по территории района определяются влиянием общих и местных факторов: солнечной радиации, циркуляции атмосферы, подстилающей поверхности. По географическому положению район находится под воздействием воздушных масс Атлантики, Арктического бассейна, а также масс, сформировавшихся над территорией Европы. В конце лета - начале осени, нередко во второй половине зимы и весной преобладает западный тип атмосферной циркуляции, сопровождающийся обычно активной циклонической деятельностью, значительными осадками, положительными аномалиями температуры воздуха зимой и отрицательными летом. Западный тип атмосферной циркуляции характеризуется значительной устойчивостью и нередко сохраняется на протяжении до двух месяцев. На востоке и юго-востоке территории циклогенез менее активен.
С октября по май в результате воздействия сибирского максимума, западная циркуляция нередко сменяется восточной, что сопровождается малооблачной погодой, большими отрицательными аномалиями температуры воздуха зимой и положительными летом. Восточный тип циркуляции более вероятен и активен в юго-восточной части территории.
Менее вероятна в данном районе меридиональная циркуляция, которая связана с мощными арктическими вторжениями воздушных масс и сопровождается резким понижением температуры воздуха.
Радиационный баланс. Средний годовой радиационный баланс поверхности района равен 31-39 ккал/см2, что составляет около 40% суммарной радиации. Величина радиационного баланса увеличивается с северо-запада на юго-восток и существенно изменяется в зависимости от подстилающей поверхности. В среднем за многолетний период с марта по октябрь имеет место положительный радиационный баланс с максимумом в июне, с ноября по февраль баланс отрицателен (-0,4 - 0,8 ккал/см2).
Температура воздуха. Среднегодовая температура воздуха на рассматриваемой территории изменяется от 1,4оС на северо-востоке до 4,6-4,8оС на юге и юго-западе. Величина годовой амплитуды между средней месячной температурой самого холодного и самого теплого месяца увеличивается с запада на восток от 27о (Гжатск) до 31-32оС (Ветлуга, Тамбов).
В холодное время года изотермы средней месячной температуры воздуха направлены с северо-запада на юго-восток. Наиболее холодным месяцем в году является январь, средняя температура которого колеблется от -9, -9,5оС на юго-западе, до -13,5, -14оС на северо-востоке. Самые низкие абсолютные минимумы также наблюдаются преимущественно в январе: до -42оС на юге и -50оС на севере.
Начало весны определяется устойчивым переходом температуры воздуха через 0оС. На юго-западе района переход температуры через 0о в среднем отмечается 1-3 апреля, а через 5о - 15-18 апреля, на северо-востоке - соответственно 3-6 апреля и 23-28 апреля; таким образом, разница в сроках наступления весны в пределах территории не превышает 5-10 дней.
В теплый период года температура воздуха повышается с северо-запада на юго-восток. В самый теплый месяц (июль) средняя температура повышается от 17-17,5оС на севере до 19-20оС на юге и юго-востоке территории.
Продолжительность наиболее теплой части лета со средней суточной температурой выше 15оС в среднем составляет 55-60 на севере и северо-востоке и 90-100 дней на юге.
Понижение температуры осенью происходит медленнее, чем повышение ее весной. Устойчивый переход средней суточной температуры через 5о в сторону низких температур в среднем отмечается 1-5 октября на севере и 10-15 октября на западе и юге территории; переход через 0оС происходит 22-25 октября на севере и 2-8 ноября на юге. Устойчивые морозы наступают 12-17 ноября, на юге 26-30 ноября.
В продолжение всей зимы наблюдаются оттепели. За период с ноября по апрель среднее число дней с оттепелями составляет 20-25 на востоке и 30-40 на западе района. Оттепели могут непрерывно продолжаться в течение 9-22 дней.
Осадки. Территория Верхне-Волжского района относится к зоне влажного климата, и только крайний юго-восток района находится в зоне недостаточного увлажнения. Средняя многолетняя сума осадков изменяется по территории от 800 до 600 мм и уменьшается с северо-запада на юго-восток. Для преобладающей части района норма годовых осадков составляет 750-650 мм. Такое распределение определяется в основном циркуляцией атмосферы и в первую очередь циклонической деятельностью. На распределение осадков оказывает также влияние рельеф местности. Несколько увеличивается количество осадков на западных склонах и вершинах возвышенных участков (Валдайская, Среднерусская, Смоленско-Московская возвышенности). Увеличение осадков прослеживается при выпадении зимних осадков и малоинтенсивных обложных летних дождей, тогда как влияния рельефа на ливневые дожди не отмечается.
Средняя сумма осадков за теплый период изменяется по территории от 500 до 350 мм. Наибольшее ее количество отмечается на северо-западе района (450-500 мм), а наименьшее - на юго-востоке. В отдельные годы месячные и сезонные суммы осадков значительно отклоняются от средних, особенно в теплый период года. Месячные осадки в многоводные года превышают соответственные величины маловодных лет в десять раз и более. Так, в Москве в августе 1938 г. выпало только 1 мм осадков, а в августе 1953 г. - 164 мм (при норме 72 мм). В течение года наблюдается в среднем 160-190 дней с осадками более 0,1 мм за сутки, при этом количество дней с осадками 1,0 мм составляет 40-45%, с осадками 1-5 мм - около 40%, а с осадками более 20 мм за сутки - всего лишь 1-2% от числа дней с осадками. В холодный период чаще отмечаются дни с осадками от 1,0 до 5,0 мм за сутки (40%), а количество дней с осадками свыше 5,0 мм увеличивается до 25-35%. Наибольшая повторяемость осадков более 5,0 мм отмечается в июле.
Наибольшие суточные осадки достигают 100-120 мм, однако такие величины имеют очень редкую повторяемость. Интенсивность осадков меняется в широких пределах и тесно связана с их продолжительностью. Продолжительность выпадения осадков изменяется очень сильно: от нескольких минут до нескольких суток.