Пространственная типизация геосистем речных бассейнов водосбора реки Камы в связи с особенностями тектонического строения территории

С целью выявления взаимосвязей между формированием структур речных систем и особенностями тектонического строения территории были проанализированы морфометрические параметры водосборов рек различных порядков, образующих Камский речной бассейн. На основе цифровой модели рельефа в программной среде геоинформационной системы ESRI ArcGis 10.4 проведено ранжирование территории бассейна. Определены и рассчитаны количественные морфометрические характеристики рельефа в пределах выделенных геосистем речных бассейнов, и проведен их сравнительный анализ. С использованием многомерных статистических методов анализа проведена группировка бассейнов по совокупности ряда геометрических и морфометрических характеристик. Разработана методика пространственной типизации бассейновых геосистем по морфометрическим показателям. Впервые по результатам кластерного анализа идентифицированы семь групп бассейнов, отражающих пространственную неоднородность древнейших тектонических элементов, а также геоморфологических условий в пределах всей территории бассейна реки Камы. Установлена принадлежность типов геосистем речных бассейнов с характерными морфометрическими признаками к различным древнейшим тектоническим структурам, что свидетельствует в пользу генетической взаимосвязи эндогенных процессов руслового трещинообразования и разнообразия геометрических параметров различных бассейнов.

бассейн реки Камы, геосистема, древняя тектоника, цифровая модель рельефа, водосборный бассейн, морфометрический анализ рельефа, метод главных компонент, кластерный анализ, пространственная типизация

1. Айвазян С.А., Бежаева З.И., Староверов О.В. Классификация многомерных наблюдений. М.: Статистика, 1974. 240 с.

2. Chen Y., Chen J., Xevi E., Ahmad M., Walker G., 2010. GIS-based spatial hydrological zoning for sustainable water management of irrigation areas. In: International Environmental Modeling and Software Society (iEMSs), International Congress on Environmental Modeling and Software Modeling for Environment’s Sake, Fifth Biennial Meeting. Ottawa, Canada, p. 1–9.

3. Дунаева Е.А., Коваленко П.И. Типизация бассейнов рек Крыма по агроландшафтам и экологической нагрузке на них // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2013. № 4. С. 157–167.

4. Ermolaev O.P., Mal’tsev K.A., Ivanov M.A., 2014. Automated construction of the boundaries of basin geosystems for the Volga Federal District. Geography and Natural Resources 35 (3), 222–228. https://doi.org/10.1134/S187537281 4030044.

5. Эсбенсен К. Анализ многомерных данных: Черноголовка: Изд-во Института проблем химической физики РАН, 2005. 204 с.

6. Gartsman B.I., Galanin A.A., 2011. Structural-hydrographic and morphometric analysis of river systems: Theoretical aspects. Geography and Natural Resources 32 (3), 226–234. https://doi.org/10.1134/S1875372811030048.

7. Глейзер И.В., Копанева И.М., Рублева Е.А. Некоторые аспекты использования ГИС-технологий при морфометрическом анализе рельефа // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2006. № 11. С. 143–146.

8. Gubareva T.S., 2012. Classification of river basins and hydrological regionalization (as exemplified by Japan). Geography and Natural Resources 33 (1), 74–82. https://doi.org/10.1134/S187537281201012X.

9. Кащавцева А.Ю., Шипулин В.Д. Моделирование речных бассейнов средствами ArcGIS 9.3 // Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского. Серия: География. 2011. Т. 24. № 3. С. 85–92.

10. Корытный Л.М. Морфометрические характеристики речного бассейна // География и природные ресурсы. 1984. № 3. С. 105–112.

11. Крупкин П.И. Типизация земель – основа адаптивно-ландшафтных систем земледелия // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2007. № 5. С. 22–26.

12. Ласточкин А.Н. Рельеф земной поверхности (Принципы и методы статической геоморфологии). Л.: Недра, 1991. 340 с.

13. Mahmood S.A., Gloaguen R., 2012. Appraisal of active tectonics in Hindu Kush: Insights from DEM derived geomorphic indices and drainage analysis. Geoscience Frontiers 3 (4), 407–428. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2011.12.002.

14. Мальцев К.А., Шарифуллин А.Г. Морфологическая классификация малых водосборов в речных бассейнах освоенных равнин // Геоморфология. 2017. № 3. С. 76–87. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2017-3-76-87.

15. Минеев А.Л., Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б., Полякова Е.В. Геоэкологическое районирование территории Архангельской области с использованием цифровых моделей рельефа и ГИС-технологий // Пространство и Время. 2017. № 2-3-4. С. 267–288. Available from: https://space-time.ru/space-time/article/view/2226-7271provr_st2_3_4-28_29_30.2017.92.

16. Тектоническое районирование России. Масштаб: 1:5000000 / Ред. А.Ф. Морозов. М.: Геокарт, 2000.

17. Pennock D.J., Zebarth B.J., De Jong E., 1987. Landform classification and soil distribution in hummocky terrain, Saskatchewan, Canada. Geoderma 40 (3–4), 297–315. https://doi.org/10.1016/0016-7061(87)90040-1.

18. Погорелов А.В., Думит Ж.А. Рельеф бассейна р. Кубани: морфологический анализ. М.: ГЕОС, 2009. 218 с.

19. Полякова Е.В., Гофаров М.Ю. Морфометрический анализ рельефа острова Вайгач по данным дистанционного зондирования Земли // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. С. 226–234.

20. Репкин Р.В., Любишева А.В., Краснощеков А.Н., Пронина Е.Л. Геоморфологические основы формирования структуры бассейна реки Клязьма // Естественные и технические науки. 2017. № 12. С. 157–161.

21. Рулев А.С., Юферов В.Г. Ландшафтно-геоморфологический анализ мезоэкотона «Малый Сырт – Прикаспийская низменность» с применением ГИС-технологий // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11. Естественные науки. 2016. № 4. С. 58–67.

22. Самофалова И.А., Шутов П.С. Геосистемнобассейновый подход как основа изучения структуры почвенного покрова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017. № 1. С. 49–57.

23. Симонов Ю.Г. Морфометрический анализ рельефа. Москва–Смоленск: Изд-во Смоленского государственного университета, 1998. 272 c.

24. Сладкопевцев С.А. Развитие речных долин и неотектоника. М.: Недра, 1973. 132 с.

25. Смирнова Л.Г., Нарожняя А.Г., Кожушков А.А. Типизация бассейнов Белгородской области по морфометрическим характеристикам рельефа для оценки эрозионной опасности на региональном уровне // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 12. С. 66–69.

26. Sreedevi P.D., Subrahmanyam K., Ahmed S., 2005. The significance of morphometric analysis for obtaining groundwater potential zones in a structurally controlled terrain. Environmental Geology 47 (3), 412–420. https://doi.org/10.1007/s00254-004-1166-1.

27. Трифонова Т.А. Модель развития горного водосборного бассейна // Природа. 1994. № 2. C. 106–119.

28. Trifonova T.A., 1999. Formation of the soil mantle in mountains: the geosystem aspect. Eurasian Soil Science 32 (2), 150–156.

29. Trifonova T.A., 2005. Development of a basin approach in pedological and ecological studies. Eurasian Soil Science 38 (9), 931–937.

30. Трифонова Т.А. Речной водосборный бассейн как самоорганизующаяся природная геосистема // Известия РАН. Серия географическая. 2008. № 1. С. 28–36.

31. Трифонова Т.А., Мищенко Н.В., Краснощёков А.Н. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях. М.: Академический проект, 2005. 352 c.

32. Трифонова Т.А., Мищенко Н.В., Селиванова Н.В., Чеснокова С.М., Репкин Р.В. Бассейновый подход в экологических исследованиях. Владимир, 2009. 80 с.

33. Varalakshmi V., 2015. Morphometric analysis of the Catchments of Himayatsagar and Osmansagar Reservoirs – Hyderabad. Engineering and Scientific International Journal 2 (1), 4–8.

34. Васильев Д.Н., Трифонова Т.А. Особенности моделирования речного бассейна // Экология речных бассейнов: Материалы Международной научно-практической конференции / Ред. Т.А. Трифонова. Владимир: Владимиринформэкоцентр, 1999. С. 115–117.

35. Власова А.Н. Применение ГИС-технологий при выделении позиционно-динамической структуры бассейновых территорий (на примере Крыма) // Геополитика и экогеодинамика регионов. 2012. Т. 8. № 1–2. С. 56–61.

36. Водолазская В.П., Тетерин И.П., Кириллов В.А., Лукьянова Л.И. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (третье поколение). Серия Уральская. Лист О-40 – Пермь. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2015. 497 с.

37. Waikar M.L., Nilawar A.P., 2014. Morphometric analysis of a drainage basin using geographical information system: a case study. International Journal of Multidisciplinary and Current Research 2, 179–184.

38. Ward Jr. J.H., 1963. Hierarchical grouping to optimize an objective function. Journal of the American Statistical Association 58 (301), 236–244. Zevenbergen L.W., Thorne C.R., 1987. Quantitative analysis of land surface topography. Earth Surface Processes and Landforms 12 (1), 47–56. https://doi.org/10.1002/esp.3290120107.