nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2541-9455-2019-42-2-209-220nznistu-61Research ArticleГИДРОГЕОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХHYDROGEOLOGY AND ENGINEERING GEOLOGY OF MINERAL DEPOSITSКартографирование морфосистем как основа мониторинга геологической среды водохранилищMorphosystems mapping as the basis for monitoring water reservoirs’ geological environmentСтупинВ. П.StupinV. P.

доктор технических наук, профессор кафедры маркшейдерского дела и геодезии, Институт недропользования

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия

Dr. Sci. (Eng.), professor at Mine Surveying and Geodesy Department, Institute of Subsoil Use

83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia

Stupinigu@mail.ruИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation201908092020422209220Copyright © Ступин В.П., 20202020Ступин В.П.Stupin V.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/61

Исследование направлено на обоснование, разработку и апробацию методологических, методических и технологических принципов геоинформационного картографирования в интересах организации мониторинга геологической среды Ангарских водохранилищ. Методологической основой картографирования является теория морфосистем. Она позволяет выполнить классификацию рельефа и выявить его иерархию на основе его природной делимости на морфоструктурные, бассейновые и склоновые системы. Карты береговых морфосистем служат основой для морфодинамического анализа берегов и определения скоростей их размыва. Информационная основа картографирования морфосистем - автоматизированная база съемочных, картографических и литературно-справочных данных. Основными источниками информации являются материалы дистанционного зондирования и данные полевых инструментальных наблюдений на эталонных участках. Технологическая составляющая - геоинформационное картографирование, позволяющее моделировать и выполнять динамический анализ береговых морфосистем на разных масштабных и временных уровнях. В ходе работы автором было определено понятие «зона влияния водохранилищ» с точки зрения динамики морфосистем. Выполнена классификация берегов водохранилищ в интересах их картографирования. Определены возможности космических снимков для дешифрирования этих морфосистем. Разработано специальное содержание составляемых карт. Создана система условных знаков для карт морфосистем. Составлены авторские карты морфосистем зоны влияния каскада Ангарских водохранилищ. Разработана и апробирована методика морфодинамического анализа берегов водохранилищ. Выполнен ретроспективный и перспективный морфодинамический анализ эталонных участков, выявивший скорости разрушения берегов в прошлом, настоящем и будущем. В результате можно сделать вывод о том, что геоинформационное картографирование и морфодинамический анализ береговых морфосистем зоны влияния водохранилищ позволяют создать основу для оперативного мониторинга геологической среды как каскада крупных искусственных резервуаров Ангары, так и аналогичных водохранилищ.

The purpose of the study has been to substantiate, develop and test the methodological, methodical and technological principles of geoinformation mapping for monitoring the geological environment of the Angara water reservoirs. The research methodology is based on the concept of morphosystems that makes it possible to classify the relief and identify its dynamic hierarchy at three levels of generalization: morphostructure, basin, and slope. Based on the shoreline morphosystems maps, a morphodynamic analysis of the shores has been conducted, and the erosion rate has been determined. The information component of the morphosystems mapping is a computerized database containing survey, cartographic, and reference data. The main sources of information are remote sensing and field instrumental observation data from the model sites. The technological component is geoinformation mapping that allows modeling and dynamic analysis of the shoreline morphosystems at different scale and time levels. The ‘reservoir influence zone’ concept has been defined from the point of view of the morphosystems dynamics. For mapping purposes, the reservoir shores have been classified. The potential use of satellite images for decoding the morphosystems has been evaluated. A specific content of the compiled maps has been created. A system of system of notation conventions for the morphosystems’ maps has been developed. Authoring maps of the influence zone morphosystems for the Angara reservoir cascade have been compiled. A method of morphodynamic analysis of the reservoir shores has been developed and tested. The retrospective and prospective morphodynamic analysis of the model sites have defined the erosion rate in the past, present and future. The results of the study infer that based on the geoinformation mapping and morphodynamic analysis of the shoreline morphosystems of the reservoir influence zone, prompt monitoring of the geological environment can be done for large artificial water reservoirs such as the Angara cascade reservoirs.

картографирование морфосистемморфодинамический анализмониторинг геологической средыразмыв берегов водохранилищmorphosystems mappingmorphodynamic analysisgeological environment monitoringreservoir shore erosionReferencesБратское водохранилище. Инженерная геология территории / отв. ред. М.М. Одинцов. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 275 с.Odintsov M.M. Bratskoe vodokhranilishche. Inzhenernaya geologiya territorii [Bratsk water reservoir. Engineering geology of the territory]. Moscow: ASUSSR Publ., 1963, 275 р. (In Russ.).Овчинников Г.И., Павлов С.Х., Тржцинский Ю.Б. Изменение геологической среды в зонах влияния Ангаро-Енисейских водохранилищ. Новосибирск: Наука, 1999. 254 с.Ovchinnikov G.I., Pavlov S.Kh., Trzhtsinskii Yu.B. Izmenenie geologicheskoi sredy v zonakh vliyaniya Angaro-Eniseiskikh vodokhranilishch [Change of geological environment in the influence zones of Angara-Yenisey water reservoirs]. Novosibirsk: Nauka Publ., 1999, 254 р. (In Russ.).Безруков Л.А., Густокашина Н.Н., Никольский А.Ф., Балыбина А.С. Воздействие Ангарского каскада ГЭС и водохранилищ на климат, хозяйство и население Иркутской области // Проблемы комплексного использования водных ресурсов ангарских водохранилищ: материалы IV науч.-метод. семинара. М., 2000. С. 69–80.Bezrukov L.A., Gustokashina N.N., Nikol'skii A.F., Balybina A.S. Vozdeistvie Angarskogo kaskada GES i vodokhranilishch na klimat, khozyaistvo i naselenie Irkutskoi oblasti [The Angara hydropower cascade and reservoirs influence on climate, economy and population of Irkutsk region]. Materialy IV nauch.-metod. seminara “Problemy kompleksnogo ispol'zovaniya vodnykh resursov angarskikh vodokhranilishch” [Мaterials of the 4th research-and-methodology seminar “Multi-purpose use of water resources of the Angara reservoirs”]. Moscow, 2000, рр. 69–80. (In Russ.).Дьяконов К.Н. Влияние крупных равнинных водохранилищ на леса прибрежной зоны. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 127 с.D'yakonov K.N. Vliyanie krupnykh ravninnykh vodokhranilishch na lesa pribrezhnoi zony [Influence of flat-bottomed water reservoirs on nearshore forests]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1975, 127 р. (In Russ.).Кусковский B.C., Маслов В.М., Тржцинский Ю.Б. Проблемы рационального использования береговой зоны Ангаро-Енисейских водохранилищ // Инженерная геология. 1991. № 3. С. 45–53.Kuskovskii B.C., Maslov V.M., Trzhtsinskii Yu.B. Rational use of Angara-Yenisey water reservoirs’ shores. Inzhenernaya geologiya [Engineering Geology World], 1991, no. 3, рр. 45–53. (In Russ.).Кусковский В.С., Овчинников Г.И., Павлов С.Х., Тржцинский Ю.Б., Орехова Е.С., Козырева Е.А. Экологические изменения геологической среды под влиянием крупных водохранилищ Сибири // Сибирский экологический журнал. 2000. № 2. С. 135–148.Kuskovskii V.S., Ovchinnikov G.I., Pavlov S.Kh., Trzhtsinskii Yu.B., Orekhova E.S., Kozyreva E.A. Ecological changes of geological enviroment under the influence of large reservoirs of Siberia. Sibirskii ekologicheskii zhurnal [Contemporary Problems of Ecology], 2000, no. 2, рр. 135–148. (In Russ.).Межеловский Н.В., Рамм Н.С., Шварев В.В. Аэрокосмический мониторинг геологической среды. М.: Знание, 1988. 64 с.Mezhelovskii N.V., Ramm N.S., Shvarev V.V. Aerokosmicheskii monitoring geologicheskoi sredy [Aerospace monitoring of geological environment]. Moscow: Znanie Publ., 1988, 64 р. (In Russ.).Пластинин Л.А., Гиенко А.Я., Ступин В.П., Олзоев Б.Н., Коптев А.В. Проблемы методологических и методических разработок регионального мониторинга и экологического прогноза на примере водохранилищ Ангарского каскада // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2010. № 5. С. 105–110.Plastinin L.A., Gienko A.Ya., Stupin V.P., Olzoev B.N., Koptev A.V. Problems of methodological developments in regional monitoring and environmental forecasting: Angara cascade case. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal, 2010, no. 5, рр. 105–110. (In Russ.).Гиенко А.Я. Гиенко Г.А. Космический мониторинг зоны влияния Богучанской ГЭС на Ангаре. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. 164 с.Gienko A.Ya. Gienko G.A. Kosmicheskii monitoring zony vliyaniya Boguchanskoi GES na Angare [Space monitoring of the influence zone of Boguchansk hydropower station, Angara river]. Novosibirsk: Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences Publ., 2006, 164 р. (In Russ.).Пластинин Л.А., Ступин В.П. Картографо-космический мониторинг зоны воздействия водохранилищ Ангарского каскада: монография. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2018. 188 с.Plastinin L.A., Stupin V.P. Kartografo-kosmicheskii monitoring zony vozdeistviya vodokhranilishch Angarskogo kaskada [Cartographic-space monitoring of the influence zone of the Angara water reservoir cascade]. Irkutsk: Irkutsk National Research Technical University Publ., 2018, 188 р. (In Russ.).Ласточкин А.Н. Морфодинамический анализ. Л.: Недра, 1987. 256 с.Lastochkin A.N. Morfodinamicheskii analiz [Morphodynamic analysis]. Leningrad: Nedra Publ., 1987, 256 р. (In Russ.).Ступин В.П. Картографирование морфосистем: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. 160 с.Stupin V.P. Kartografirovanie morfosistem [Morphosystems mapping]. Irkutsk: Irkutsk State Technical University Publ., 2009, 160 р. (In Russ.).Ступин В.П., Пластинин Л.А. Морфодинамическое картографирование типов берегов ангарских водохранилищ по материалам дистанционного зондирования Земли // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. № 9 (56). С. 72–78.Stupin V.P., Plastinin L.A. Morphodynamic mapping of types of Angara reservoir shores by earth remote sensing data. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2011, no. 9 (56), рр. 72–78. (In Russ.).Литвин В.М., Сараева Е.П., Баженова Н.Н. Оценка интенсивности экзогенных геологических процессов зоны влияния Братского водохранилища // Гидрогеология и инженерная геология Сибири. Новосибирск: Наука, 1990. С. 46–64.Litvin V.M., Saraeva E.P., Bazhenova N.N. Otsenka intensivnosti ekzogennykh geologicheskikh protsessov zony vliyaniya Bratskogo vodokhranilishcha [Evaluating the intensity of exogenous geological processes in Bratsk water reservoir influence zone]. Gidrogeologiya i inzhenernaya geologiya Sibiri [Hydrogeology and engineering geology of Siberia]. Novosibirsk: Nauka Publ., 1990, рр. 46–64. (In Russ.).Ступин В.П., Кононенко А.В., Пластинин Л.А. Геодезический и картографо-морфодинамический методы в изучении динамики берегов Братского водохранилища // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 12 (71). С. 77–81.Stupin V.P., Kononenko A.V., Plastinin L.A. Geodetic, cartographic and morphodynamic methods in studying Bratsk reservoir banks dynamics. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2012, no. 12 (71), рр. 77–81. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.