Геоинформационное моделирование водных объектов на примере Чограйского водохранилища

Библиографическое описание статьи для цитирования:
Магомедова А. В., Курбанова З. А., Гаджиев М. К. Геоинформационное моделирование водных объектов на примере Чограйского водохранилища // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2013. – Т. 3. – С. 656–660. – URL: http://e-koncept.ru/2013/53133.htm.
Аннотация. В статье дается описание геоинформационного моделирования Чо-грайского водохранилища. Созданы векторные электронные карты и базы данных водохранилища, его водоохранных зон и прибрежных защитных полос.
Комментарии
Нет комментариев
Оставить комментарий
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.
Текст статьи
1МагомедоваАлла Витальевна,

доктор технических наук, профессоркафедры гидротехнических сооружений ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет», г. Махачкалаallamagomedova@yandex.ru

Курбанова Зухра Адамовна,

кандидат технических наук, доцент кафедры мелиорации, землеустройства и кадастров ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет», г. Махачкалаm.i.kurbanow@mail.ru

ГаджиевМагомед Кебедович,кандидат сельскохозяйственныхнаук, доцент, начальникотделаЗападноКаспийскогобассейновоговодного управления, г. Махачкала.

gammag@list.ru

Геоинформационное моделирование водных объектов на примере Чограйского водохранилища

Аннотация.В статье дается описание геоинформационного моделирования Чограйского водохранилища. Созданы векторные электронные карты и базы данных водохранилища, его водоохранных зон и прибрежных защитных полос. Ключевые слова: ГИСтехнологии, геоинформационная система, программный комплекс, база данных, векторные и растровые слои.

В настоящее время около 80% всех данных, производимых министерствами, ведомствами и частными компаниями, относятся к типу пространственных данных, образующих таким образом значительную часть национальных информационных ресурсов. Их эффективное использование предполагает наличие организационных структур и инструментов, позволяющих оперировать ими. Сегодня они реализованы в тысячах технологических решенияхи программных продуктов, объединенных понятием геоинформационных технологий. С их помощью решаются стратегические государственные и глобальные задачи устойчивого развития территорий, охраны окружающей среды и обеспечения национальной безопасности.Географические информационные системы (ГИС) –это успешно развивающаяся технология, эффективно применяемая во многих отраслях, в том числе в экологии, природопользовании, изучении и использовании водных ресурсов и др. Среди современных базовых платформ ГИС наибольшей популярностью в настоящее время в России пользуется система ArcGIS9.3 –разработка Института исследований окружающей среды (ESRI, США).Использование ГИСтехнологий при исследовании водных объектов на территории Дагестана начато в Дагестанском государственном техническом университете в средине 90х годов прошлого столетия. За истекший период по заказу ряда организаций, совместно с сотрудниками западноКаспийского бассейнового водного управления был создан целый ряд информационноаналитических и прогнозномоделирующих систем: «Дагестанское побережье Каспия» (1995г.)[1], «Низовья р. Терек» (1998г.)[2], «Бассейн р.Сулак» (2003 г.), «Бассейн р. Самур (2004 г.), «Моделирование и расчет гидравлических характеристик потока и затопления прибрежных территорий устьевого участка р. Терек при паводках различной обеспеченности» (2007г.)[3], «Малые гидрографические объекты Дагестана (2009 г.)[4]и др.

2Информационноаналитическая ГИС ChograyReservoir–Чограйское водохранилище (на базе ArcGIS9.3) создана по заказу фирмы ООО «Эталон» и включает в себя, помимо векторной карты Чограйского водохранилища, линии поперечников водохранилища, векторную карту водоохранных зон и прибрежных защитных полос, а также базу данных о сооружениях и объектах в прибрежной зоне.Основным проектным назначением строительства Чограйского водохранилища являлось: регулирование вод рек Терек и Кума, и местного стока с использованием их на обводнение и орошение Черноземельской ООС; промышленное и хозяйственнопитьевое водоснабжение г. Элисты и ряда других населенных пунктов Республики Калмыкия; плановая подача воды в низовья Восточного Маныча в целяхобводнения; рыборазведение.

К настоящему времени этот перечень добавился дополнительным использованием водных ресурсов для орошения сельхозугодий Арзгирской ОС на территории Ставропольского края, однако, последняя подача воды на орошениесельхозугодий системы осуществлялась в 2007 году.Чограйское водохранилище расположено в верховьях реки Восточный Маныч и занимает часть КумоМанычской впадины, обращенной к Каспийскому морю. По акватории водохранилища проходит граница между Ставропольским краем и Республикой Калмыкия. Створ плотины проходит у п. Южный Республики Калмыкия в 40 кмсеверовосточнее с. Арзгир Ставропольского края (рис.1).

Рис. 1. Топографическая карта L38XXI АРЗГИР района расположения Чограйского водохранилища

3Верхняя часть долины Восточного Маныча расположена между южным склоном Ергеней и северовосточным склоном Ставропольской возвышенности, а нижняя –теряется на Черных землях Прикаспийской низменности, где лишь цепочка высохших озер позволяет проследить ее направление. Ергени –невысокая (до 222 м) плоская возвышенность, являющаяся одним из участков водораздела Каспийского и черного морей. На юге Ергени смыкаются с водораздельной СальскоМаныческой грядой. Далее к югу, параллельно ей, располагается Маныческая впадина. Впадина относительно глубокая (наибольшая отметка ее дна 25 м) и широкая (до 2030 км). В четвертичный период она не раз являлась морским проливом, соединяющим Азовское и Каспийское моря. Поверхность впадины имеет волнистый характер и покрыта большим количеством озер, сухих котловин, солончаков, болот и речных проток. В акваторию водохранилища попадают устья местных речек (притоков Восточного Маныча): Рагули, Голубь, Чограй(рис. 2). Водный режим речных притоков Восточного Маныча характеризуется ярко выраженным весенним половодьем, проходящим обычно в марте.

Рис. 2. Схема местоположения основных притоков в Чограйское водохранилище.

Годовой сток их невелик: его слой здесь меньше 10 мм. В естественных условиях в русло Восточного Маныча поступало в среднем за год порядка 100 млн. м3воды. Длина реки 141 км. Местный приток в водохранилище в средний по водности год составляет 26 млн.м3.Параметры проходящих паводков в створе плотины складываются из максимальных расходов местных речек Рагули, Голубь и Чограй, которые являются незначительными (менее 10 м3/с) относительно емкости водохранилища.

4Чограйскоеводохранилище образовано в долине р. Восточный Маныч с площадью водосбора 136 км2. Основное питание реки –снеговое, годовой объем стока 50% обеспеченности –26 млн.м3.

Водохранилище было построено в период 19641969 г.г. Ввод в постоянную эксплуатацию осуществлен в 1969 году. Заполнение водохранилища до проектного уровня было закончено в 1973 г.Вблизи плотины расположен концевой сброс КумоМанычского канала главнойводоподающей артерии, приносящей в водохранилище смешанные воды рек Терек и Кума. Приток от КумоМанычского канала лимитируется головным водозабором на р. Кума, с его максимальной пропускной способностью равной 60 м3/с. Боковые притоки в канал от дождевых паводков отсутствуют.Проектный НПГ уровень Чограйского водохранилища составляет 24,20 м, объем 720 млн.м3, площадь зеркала –193 км2. Длина водохранилища –48,8 км, максимальная ширина –9,6 км, средняя –4 км, протяженность береговой линии –186 км. Максимальная глубина –10,8 м, средняя –3,7 м. Площадь мелководий с глубиной до 2х м –60 км. Объем максимальной сработки –214 млн. м3. ГМС –20,40 м, мертвый объем –50 млн. м3, ГМО –18,00 м.Создание ГИСпроекта ChograyReservoirсостояло из следующих этапов:Создание папки с названием ГИСпроекта и подключение ее в программе ArcCatalog;Запуск программы ArcMapи создание ГИСпроекта с пустой картой и именем, аналогичным названию подключенной папки, с расширением .mxd; Загрузка в папку проекта файлов растрового изображения карт водохранилища, водоохранных зон и прибрежных защитных полос в формате JPG; Выбор в программе ArcCatalogи установление мировой географической системы координат WGS84 для растровых карт;Загрузка (добавление) в программу ArcMapфайлов растрового изображения карт в качестве растровых слоев с заданной системой координат;Выполнение пространственной привязки растровых карт по заданным опорным точкамЧограйского водохранилища (рис.3, 4);Формирование структуры ГИСпроекта (создание перечня слоев карты соответственно названиям географических объектов, расположенных на территории водохранилища и его прибрежных территорий);Создание в программе ArcCatalogшейпфайлов пустых векторных слоев (на английском языке) соответственно сформированной структуре ГИСпроекта и установление для каждого из них географической системы координат WGS84;Назначениев окне проекта ArcMapкаждому слою русского названия;Редактирование легенд векторных слоев;Векторизация и редактирование слоев карты по растровой подложке инструментами панели Редактор (рис.5). Показать таблицу связей

Инструмент «Добавить опорные точки» Рис. 3. Панель пространственной привязки

5

Опорная точка пространственной привязки

Рис. 4. Создание опорных точек пространственной привязки

Инструмент Скетч

Инструмент Правка Рис. 5. Панель инструментов Редактор

Разработана технология визуализации в среде ArcGis9.3 поперечных профилей водохранилища, созданных в системе AutoCADи импортированных в формат PDF.Для этого файлы поперечных профилей помещаются в папку CrosSect, расположенную в папке ГИСпроекта, а названия файлов и путь к ним заносятся в созданное поле CrosSectв таблице «Атрибуты Линии поперечников водохранилища».В окне «Свойства слоя» в закладкеОтображениевключаются кнопки Документ и Поддерживать гиперссылки, используя поле, а в нижней строке выбираетсяполе CrosSect.

Для визуализации поперечного профиля выделяют слойЛинии поперечников водохранилищаи, выбрав инструмент Гиперссылкана панели Инструменты,щелкают по требуемому поперечнику. В результате открывается соответствующий файл с чертежом поперечного профиля (рис. 6).

Рис. 6. Поперечник 52 Чограйского водохранилища

6

Рис. 7. Растровая карта Чограйского водохранилища с векторным слоем линий поперечников

7

Рис. 8. Векторная карта водоохранных зон и прибрежных защитных полосс линиями поперечников Чограйского водохранилища8Использование современных методов пространственного анализа на базе ГИСтехнологий позволит решать задачи накопления, хранения, обновления, анализа гидрологической, гидрографической, гидрогеологической и другой информации. Новейшие пространственноинформационные ГИС, обладая способностью обрабатывать такую информацию, позволяют строить прогнозные модели, создавать сценарии возможных ситуаций для быстрого и научно обоснованного принятия управленческих решений в водном хозяйстве[5].

Ссылки на источники1. Магомедова А.В. Использование ГИСтехнологий для прогноза гидроэкологических ЧС на Дагестанском побережье Каспия / А.В. Магомедова, М.К. Гаджиев, А.МГ. Оцоков // Информационный бюллетень ГИСАссоциации. − 1998. − № 2 (14). 2. Магомедова А.В.Исследование русловых переформирований устьевого участка р. Терек с использованием ГИСтехнологий /А.В. Магомедова, З.А. Курбанова //Материалы международной научнопрактической конференции «Эррозионноселевые явления и некоторые смежные проблемы»: сб. науч. тр. –Тбилиси: ГРУЗГИДРОЭКОЛОГИЯ, 2001. –С. 118 –121. 3. Магомедова А.В. Разработка компьютерной гидродинамической модели паводкового потока с использованием ГИСтехнологий (на примере устьевого участка реки Терек) / А.В.Магомедова, Е.С.Дмитриев, М.А. Гуруев // Природообустройство. 2008. № 4. С. 8287.4. Сулейманов И.АГ.Создание геоинформационной системы Дагестана по малым гидрографическим объектам родникам / И.АГ. Сулейманов, А.В. Магомедова, А.С. Рагимова, Г.С. Мамаев, Ш.С. Насрудинов // Материалы международной научнопрактической конференции «Социальноэкономические и экологические проблемы сельского и водного хозяйства». Часть III: сб. статей. Москва, 2010. С. 246249.5. Гаджиев М.К. Кравец Е.А. Географический контекст вопросов охраны водных объектов / Гаджиев М.К. Кравец Е.А.// Бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов в России». –2010, №3. С. 6164.

Magomedova Alla doctor of technical Sciences, associateprofessor of the Department of hydraulic engineering structures Dagestan state technical University, MakhachkalaKurbanova Zukhracandidate of technical Sciences, associate professor of the Department of melioration, land management and inventories Dagestan state technical University, MakhachkalaMagomed Gadzhiev candidate of agricultural Sciences, associate professor, head of the Department of WestCaspian basin water management,Makhachkala.Geoinformation modeling of water objects by the example of Chogray ReservoirAbstract.The article describes a GIS modeling Chogray Reservoir. Create vector electronic maps and databases reservoir, its water protection zones and coastal protection strips.Keywords:GIS technology, geographic information system, software system, the database, vector and raster layers.