Сравнительный анализ содержания геоморфологических карт в целях прогноза опасных процессов: На примере Кавказа

Общая характеристика работы.

Актуальность темы

Разработка проблемы природопользования одна из центральных в географической науке. В одну из них входит вопрос оценки устойчивости в развитии рельефа и определения мер безопасности антропогенной деятельности. Для этого используется метод геоморфологического картографирования, и, прежде всего, создания крупномасштабных карт. Последнее обстоятельство требует конкретных знаний о возникновении, строении и устойчивости форм рельефа и их граней, а также знаний о динамике и механизмах преобразования рельефа. Карты такого рода относятся к группе специальных аналитических карт.

Известные методики геоморфологического картографирования были созданы главным образом для работ в мелких и средних масштабов. Попытки создания универсальной (для любого масштаба и детальности) легенды успеха не имели из-за громоздкости легенд и отсутствия специализации в их содержании.

Решение этой проблемы для горных территорий оставалось наименее разработанным. Особенно это значимым оказалось при составлении крупномасштабных геоморфологических карт и карт-схем, оценках и прогнозе опасных явлений. Заметим, что на равнинах неучет или непонимание значения таких знаний не раз приводили к драматическим последствиям, как например, заселение низких пойм рек, произвольное изменение рельефа при строительстве посёлков, сельскохозяйственных угодий, промышленных предприятий и пр.

Преобразования рельефа происходят в разном диапазоне времени. В горных районах они могут быть вызваны сейсмическими сотрясениями поверхности, деятельностью гравитационных процессов, изменениями гидроклиматических условий, и др. Результатом изменений часто бывает появление опасных и катастрофических процессов и смена экологической обстановки.

Цель исследования заключается в решении проблемы содержания и легенд крупномасштабных карт и карт-схем опасных рельефообразующих процессов при естественных и антропогенных изменениях горных территорий.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1) разложить геоморфологическую информацию отраженную на разных картах-схемах в виде «слоев» информации;

2) выбрать ключевые участки в горном районе Приэльбрусья, обладающие детальной изученностью рельефа;

3) предложить в качестве основного метода картографирования способ определения спектров геоморфологических процессов;

4) разработать способы прогнозирования рисков неблагоприятных и опасных для природопользования рельефообразующих процессов.

Объекты и состав исследований.

Для решения указанных задач были выбраны участки на северном склоне Большого Кавказа (в Приэльбрусье и районе Казбека), где расположена Эльбрусская учебно-научная станция МГУ, в районе которой автор в 1998;2000 гг. проводил изучение рельефа. Кроме того, это было обусловлено хорошей изученностью рельефа и геоморфологических процессов, обеспеченностью аэрофотосъёмочным материалом (включая плановые и перспективные съёмки с вертолета), космическими плановыми и перспективными снимками.

В целях составления карт специального назначения для горных районов Кавказа проводились: а) оценка изученности территорий при более ранних работахб) полевые работыв) стационарные и полустационарные работы по определению динамики рельефа и рыхлых отложенийг) геоморфологическое и морфолитогенетическое дешифрирование крупномасштабных аэроснимковд) расчёты мощностей рыхлых отложений, скоростей и механизмов их перемещения.

Защищаемые положения.

1) показано, что представляя собой поликомпонентную систему, рельеф развивается при совместной и одновременной деятельности многих механизмов рельефообра-зования;

2) многокомпонетность механизмов рельефообразования позволяет заменить в целях картографирования общепринятые подходы и принципы (морфологический, морфо-генетический, генетический, исторический, палеогеоморфологический, и др.) выявлением и анализом спектров геоморфологических процессов;

3) анализ карт и карт-схем спектров геоморфологических процессов является одним из дальнейших направлений развития крупномасштабного геоморфологического картографирования территорий.

В исследованиях автором использовались результаты работ Лаборатории аэрокосмических методов МГУ проведенных под руководством профессора Ю. Ф. Книжникова, опубликованные материалы стационарных наблюдений за динамикой обломочного материала (работы Е.А.Золотарева), работы Проблемной Лаборатории лавин и селей МГУ, собственные полевые наблюдения автора (1998;2003гг) в районах, на которые были составлены морфолитогенетические карты. Этим обеспечивалась достоверность результатов исследования.

Научная новизна исследования заключается в том, что автором впервые:

1) обоснована необходимость составления серии прикладных карт.

2) создана серия геоморфологических и морфолитогенетических карт-схем разных масштабов на районы бассейнов рек Кубасанты, Адыл-су, Геналдона.

3) сформулировано положение о морфолитогенетической карте, ее содержании, границах, месте в общей схеме геоморфологических карт крупных масштабов, последующем использовании морфолитогенетической карты в практических целях;

4) проведена оценка роли сейсмических сотрясений в морфолитогенезе.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть использованы при оценках состояния природной среды, механизмов и оценки повторяемости опасных природных процессов, способов природопользования и выработке мер защиты от опасных процессов. Работа может быть также использована местными и федеральными органами управления ведающими строительством, сельским хозяйством, поисками и разведкой полезных ископаемых, и пр.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав посвященных: а) состоянию изученности, терминологии и общих черт методики геоморфологического анализаб) условиям развития и типам морфолитогенезав) геоморфологическому обеспечению легенд к картам-схемамг) ограничениям в использовании геоморфологического анализад) выделению и анализу спектров морфолитогенетических процессове) использованию результатов анализа морфолитогенетических карт. В конце приводятся «Заключение», список использованной литературы. Работа содержит приложения в виде таблиц, карт-схем, рисунков. Всего в работе 142 страницы текста, .41 иллюстрация, в т. ч. 10 карт-схем и 19 таблиц.

Список литературы

включает 60 названий.

Диссертационное исследование выполнено на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета Московского университета. Автор выражает свою признательность и глубокую благодарность своему научному руководителю профессору, доктору географических наук Г. С. Ананьеву, к.г.н. А. В. Бредихину, доценту кафедры гляциологии и криолитологии МГУ В. В. Поповнину, а также к.г.н.А. А. Алейникову, и другим сотрудникам за предоставленные дополнительные материалы, программы и рекомендации, а также за помощь в сборе полевых данных.

Выводы. Прикладные карты являются наиболее часто используемыми при геоморфологических исследованиях. Примером одной такой карты может служить «Карта развития и прогноза природных опасных процессов» Основным методом определения содержания такой карты является морфолитогенетический анализ. Используя такой подход в геоморфологических исследованиях становится возможным определить лито-динамический баланс изучаемой территории. Это особенно важно при оценке рисков опасных процессов. Балансовые характеристики обломочного материала позволили определить значение напряженности экзогенных процессов, которое оказалось равным 1,7*10″ 6. Определение этой величины в бассейне Кубасанты было особенно важным, поскольку последний относится к практически неосвоенному хозяйственной деятельностью человека и поэтому может служить эталоном для оценки природных геоморфологических процессов.

Таким образом, составление специализированных карт обеспечивает возможность целенаправленного анализа геоморфологических, геолого-литологических и других данных. Необходимость составления промежуточного звена (слоя) прикладных карт, которым является морфолитогенетическая карта, очевидна.

Ограничениями в геоморфологическом и морфолитогенетическом анализе территории могут быть связаны с неоднозначной трактовкой некоторых терминов, с историей развития рельефа территории, с определением источника обломочного материала и его генезиса.

Заключение

.

1. Содержание геоморфологических карт во второй половине XX века продолжало развиваться на прежних принципах картографирования, приспособившись к той технологии изготовления и размножения карт, которая имелась на картографических предприятиях. К концу XX века с развитием компьютерного анализа появились про-граммы^позволяющие составлять и изготавливать геоморфологические карты, предварительно разделив их содержание по «слоям» информации. Это сказалось прежде всего на повышении качества обзорных и мелкомасштабных карт и схем. Для составления крупномасштабных карт потребовались новые подходы к разработке содержания легенд и способах изображений, поскольку при прежних подходах большинство достоверных сведений о качестве фактического материала отсутствовали. К тому же, в понятийно-терминологическом аппарате выявились проблемы с определениями геоморфологических процессов и механизмов рельефообразования. Главной проблемой остается до настоящего времени остается показ на картах результатов одновременной деятельности нескольких процессов. Это может быть решено представлениями о спектрах геоморфологических процессов. Поэтому данную работу мы рассматриваем как попытку продолжения разработки основ крупномасштабного геоморфологического картографирования.

2. Наши исследования рельефа и его морфолитодинамики в горном районе Кавказа были ориентированы на использование их в структуре и содержании легенд к крупномасштабным геоморфологическим картам и картам-схемам. При этом геоморфологический анализ основывался на многокомпонентности и полигенетичности как отдельных форм рельефа так и их морфогенетических комплексов. Нами предложено использование принципа анализа геоморфологических карт по уровням информации (слоям). Аналитический материал в содержании карт был приведен в соответствие с имеющейся терминологией. Методика его анализа включала: набор аналитических данных реализуемых в определенной последовательности (алгоритм) — сбор фактического материала и его первичная оценка (включая различные виды карт, аэрофотои кос-мофотоматериалов, видеоматериалов) — определение уровня информации (слоя) — выявление ограничений геоморфологического анализаопределение морфолитогенетиче-ских комплексов и спектров процессоврекомендации способов изображения аналитических данных на картах-схемахопределение (вычисление) балансовых характеристик обломочного материала для оценки его устойчивости.

3. Содержание карт и карт-схем находится в зависимости от результатов совместной и одновременной деятельности нескольких механизмов рельефообразования. Поэтому крупномасштабные карты-схемы, представленные в диссертации, подразделяются на: а) общие геоморфологические, б) морфолитогенетические и в) спектров геоморфологических процессов. В дальнейшем анализе возможно разделение на «карты форм и скоростей движения обломочного материала», «карты устойчивого развития процессов» и т. п.

4. Сейсмогенными процессами в Приэльбрусье и в районе Казбека созданы формы рельефа, происхождение которых необъяснимо только деятельностью гидроклиматических изменений. Прежде всего это касается элювиального морфолитогенезазависящего от напряженности в верхних горизонтах земной коры, и слабо связанного с температурными колебаниями в толще скальных пород. Объём обломочного материала, перемещенного при сильных землетрясениях (т.н. «сейсмическое встряхивание») сопоставим с объёмом перемещаемым экзогенными процессами во всём литосборном бассейне.

5. В состав спектров процессов отмеченных в содержании геоморфологических карт и карт-схем были включены: а) литогенная основа рельефаб) медленные и быстрые (сейсмогенные) процессы и создаваемые ими формы рельефав) происхождение и параметры чехла обломочных отложенийг) морфолитодинамика рыхлых отложений с показом числовых оценок. Использование аналитических данных одновременно потребовало знания ограничений в использовании имеющихся терминов. Это было связано с определением достоверности показа на картах генезиса рельефа и коррелятных ему отложений.

6. Данные^ полученные при сопоставлении содержания серии геоморфологических карт^могут быть использованы при определениях устойчивости рельефа, местоположения очагов опасных процессов, мер защиты от них. Частично это нашло отражение в рекомендациях Минприроды (1992). При оценке риска нами рекомендуется т.н. «балансовый» подход к перемещаемому обломочному материалу.

7. Создание каждого из видов геоморфологических карт и карт-схем являлось итогом этапа изучения рельефа конкретной территории, после которого начинается следующий этап, обычно имеющий в качестве основной задачи составление прикладной карты-схемы. Пути дальнейшего разделения морфолитогенетических карт крупного масштаба на ещё более детальные и узкие по специализации зависят от решения конкретных задач.