Характеристика вертикальной и горизонтальной структуры ландшафта бассейна реки Сакмара

ФГБОУ ВПО  «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  им. Н.И. ВАВИЛОВА»

 

Кафедра «Геодезия, гидрология и гидрогеология»

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

Характеристика  вертикальной и горизонтальной структуры  ландшафта бассейна реки Сакмара

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………………….

3

1.

Морфометрические  характеристики рельефа………………………………

4

1.1

Водораздел……………………………………………………………………

4

1.2.

Водосбор………………………………………………………………………

5

1.3.

Длина и типы склонов………………………………………………………..

6

2.

Гидрографическая  сеть. Морфологические характеристики бассейна реки Сакмара…………................................................................................................

7

2.1.

Составление продольных и поперечных профилей заданной реки для лощин в их верхней, средней  и нижней части……………………………...

10

2.2.

Вычисление  густоты расчлененности территории долинно-балочной сетью…………………………………………………………………………..

10

3.

Построение  и характеристика ландшафтной катены в бассейне реки……

  

4.

Составление карты природных территориальных  комплексов для бассейна реки Сакмара……………………………………………………….

  

4.1.

Анализ  абсолютных отметок территории…………………………………..

  

4.2.

Подбор  почвенной разновидности…………………………………………..

  

4.3.

Фиксация  форм мезорельефа..………………………………………………..

  

4.4.

Определение растительного покрова в точках наблюдений……………….

  

4.5.

Выделение урочищ……………………………………………………………

  

Заключение…………………………………………………………………………..

  

Приложения………………………………………………………………………….

  

Список  используемой литературы…………………………………………………

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Ландшафтоведение — наука, раздел физической географии о природных и природно-антропогенных ландшафтах, их структуре, генезисе, функционировании, динамике и эволюции. Ландшафтоведение является неотъемлемой частью природной географии, но оно занимается изучением не любых природных территориальных единиц, а лишь тех, которые относятся к рангу «ландшафт» или представляют его морфологические части.

Современное ландшафтоведение как синтетическая  наука в тесном сотрудничестве с другими естественными (почвоведением, геоморфологией, геоботаникой и др.) и общественными (экономикой, экономической географией и др.) науками призвано совершенствовать методы познания ландшафта как объекта использования и охраны. Ландшафтоведение имеет непосредственную связь со многими профилирующими курсами по землеустройству, такими как научные основы землеустройства, землеустроительное проектирование, прогнозирование использования земельных ресурсов, земельный кадастр.

Ландшафт  – это генетически однородный ПТК, имеющий одинаковый геологический  фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из набора динамически  сопряженных и закономерно повторяющихся  в пространстве основных и второстепенных урочищ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Морфометрические характеристики рельефа

Морфометрические характеристики основных элементов гидрографической сети определяются с использованием геодезических инструментов. В камеральных условиях глубину ложбин и балок можно вычислить графически, используя плановую основу с горизонталями.

Важнейшими характеристиками рельефа  являются крутизна, длина, форма и экспозиция склонов.

Крутизна  склонов определяется по формуле (уклон местности):

 

 

 

где J0 – крутизна склона (местности), град.;

Σl – длина горизонталей, м;

h – сечение рельефа, м;

Р – площадь участка, м2;

– - коэффициент перевода в градусы.

Уклон в определенном направлении вычисляется по формуле:

 

где i – уклон, град.;

Н – превышение (разность отметок) начальной и конечной точек определяемого отрезка, м;

L – длина отрезка, м;

 – коэффициент перевода в градусы.

При определении  уклона следует иметь в виду, что  если линия располагается вдоль горизонталей, то превышение равно нулю и уклон линии также равен нулю. Если линия располагается перпендикулярно горизонталям, то уклон линии будет соответствовать уклону местности.

 

    1. Водораздел

Водораздел — условная топографическая линия на земной поверхности, разделяющая водосборы (бассейны) двух или нескольких рек, озёр, морей или океанов, направляя сток атмосферных осадков по двум противоположным склонам.

Местность вокруг линии водораздела называется водораздельной территорией. В разные стороны от водораздела идут покатости и уклоны рельефа земной поверхности. В гористых областях водоразделы обычно проходят по гребням гор, на равнинах — на холмистых высотах или даже низменностях. На равнинах водораздел обычно выражен в рельефе нечётко и превращается в плоское водораздельное пространство (или водораздельную территорию), на котором направление стока может быть переменным. Иногда водораздельная территория (или возвышенность) также называется водоразделом. Водораздел реки Сакмара указан в приложении 1.

 

1.2. Водосбор

Водосбор реки – часть земной поверхности вместе с почво-грунтами, откуда вода поступает в реку поверхностным и подземным путем. Различают поверхностный и подземный водосбор. Водосборы отделяются друг от друга воображаемой линией, проходящей по наивысшим точкам рельефа, водоразделом.

Выделяют  следующие формы балочных водосборов: булавовидная, округлая, вытянутая, обратнотреугольная, трапециевидная и треугольная


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все разнообразие межбалочных водосборов (склонов) характеризуется тремя формами: равномерно-треугольная, треугольная со смещенной вершиной, вытянутая вдоль коренного берега


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Форма балочного  водораздела реки Сакмара – вытянутая, межбалочного – вытянутая вдоль коренного берега.

Площадь водосбора – 32 км. кв.

1.3. Длина и типы склонов

Уклон –  это  показатель крутизны склона; отношение превышения местности к горизонтальному протяжению, на котором оно наблюдается 

 

 

 

 

Длина склона – это расстояние от линии водораздела до тальвега.

Экспозиция  склона –  одна из морфометрических характеристик рельефа, характеризующая пространственную ориентацию элементарного склона.

Экспозиция  на местности определяется путём  ориентации склона относительно сторон света. При использовании цифровых моделей рельефа, экспозиция равна азимуту проекции нормали склона на горизонтальную плоскость и выражается либо в градусах, либо в 4, 8, 16 или 32 румбах. Экспозиция плоского склона (с нулевой крутизной) не определяется.

Экспозиция  склонов реки Сакмара:

  • левый берег – юго-западный склон;
  • правый берег – северо-восточный склон.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Гидрографическая сеть. Морфологические характеристики бассейна реки Сакмара

Гидрографическая сеть – совокупность рек и других постоянно и временно действующих водотоков, а также озёр, болот и водохранилищ на какой-либо территории.

Гидрографическая сеть характеризуется  коэффициентами густоты речной сети, озёрности и заболоченности отношение  площади зеркала озера или  поверхности болот к площади  территории, выраженное в процентах.

Строение гидрографической сети: её густота, озёрность, заболоченность — обусловлено всем комплексом физико-географических условий и прежде всего климатом (суммой годовых осадков, величиной испарения), рельефом, геологическим строением местности. В процессе эрозии происходит присоединение к речному водосбору новых площадей, ранее не имевших стока в речную систему, ликвидация бессточных участков, западин и т. д. Уменьшение стока ведёт к обособлению отдельных частей гидрографической сети.

Морфометрические  характеристики реки (определение ее параметров):

  1. Определение коэффициента извилистости Сакмары:

 

где L – длина реки, км; АВ – длина прямой, соединяющей крайние точки участка (для всей реки – это исток и устье), км. L – 13,16 АВ – 12,8  К = 1,03.

  1. Определение густоты речной сети бассейна реки Сакмары, которая предполагает измерение площади бассейна реки.

 

где D – густота речной сети; F –площадь бассейна реки Сакмара, км2 
– сумма длин всех водотоков бассейна, км.

- 30.25

F – 32 км2

D = 0,96

 

 

  1. Построение гидрографической схемы системы реки Сакмара.

Название притока

Длина притока

Расстояние от устья реки до устья  притока

левые

правые

1ый левый

1998.8

  

2600

2ой левый

2840

  

4000

3ий левый

2700

  

7400

1ый правый

  

3630

4000

2ой правый

  

1705

4600

3ий правый

  

789

6800

4ый правый

  

2000

8200


Гидрографическая  схема системы реки Сакмары (приложении 2.)

  1. Определение коэффициента разветвленности К реки Сакмара:

 

К = 2.29

  1. Определение коэффициента неравномерности распределения речной сети:

 

КН = 0,5

  1. Построение продольного профиля реки. Продольный профиль реки (приложении 3).
  2. Определение общего уклона i реки:

 

i = 0.083

  1. Вычисление площади поперечного сечения русла по формуле Б. П. Апполова:

 

где В – ширина реки =15 м, Н – наибольшая глубина = 6 м.

F = 20

  1. Определение гидравлического радиуса реки:

 

где Р – смоченный периметр, ли принять R = hcp; hcp – средняя глубина реки (если ширина реки превосходит глубину), то есть R= 2.

  1. Вычисление средней скорости течения реки:

 

где С –коэффициент шероховатости (Шези); R – гидравлический радиус; i – уклон водной поверхности.

= 1.221 м/с

  1. Вычисление количества воды (м3), протекающей через поперечное сечение реки за 1 секунду (расход):

 

Q = 24.42

  1. Определение объема среднего годового стока W, модуля стока q, слоя h0 и коэффициента стока :

, м3/год;   , л/с *км2  , мм  %

W = 770,69*106 м3/год

q = 763,125 л/с*км2

h0 = 24080 мм

= 60,2 %

  1. Определение мощности реки:

 

Y =1000 кг/м3; 1 квт = 102 кг/с;

N = 26335,29 квт

  1. Определение реки за месяц:

Э=NT, кВт*ч, где N – мощность реки; Т – время.

Э = 18961411 квт/ч

Вывод: По величине длине реки – 13,16 км и площади водосбора 32 км2 её можно отнести к малым рекам. Густота речной сети бассейна реки Сакмара средняя – 0,96 км/км2, она находится в прямой зависимости от величины выпадающих осадков и условий стока. Коэффициент разветвленности дольно большой 2,29, что свидетельствует о плохих навигационных качествах реки. Общий уклон реки Сакмара равен 0,08. Падение Сакмары равно 110м скорость – 1,221 м/с, что соответствующим образом складывается на её эрозионной способности.

Очень важна характеристика мощности реки, которая зависит от скорости движения и переносимых масс воды. Мощность Сакмары – 26335,29 кВт, а энергия  за месяц – 18961411 кВт/ч, что говорит о больших энергетических возможностях реки.

Анализ количественных показателей  реки Сакмара показал, что река обладает достаточной эрозионной способностью, в результате чего в данном районе формируются хорошо выраженные приречные  склоны, осложненные лощинами, балками  и промоинами. Водораздельные пространства небольшие.

2.1. Составление продольных и поперечных профилей заданной реки для лощин в их верхней, средней и нижней части

Лощина  – линейно вытянутое эрозионное понижение на склоне, глубиной от 3 до 15 м и длиной до 1–1,5 км. Образуется в результате размывающей работы временных водотоков (ливневый или талый водный сток) при участии процесса суффозии (выщелачивание и вынос мелких минеральных частиц потоками грунтовых вод, фильтрующихся в толще горных пород). В поперечном сечении имеет форму корыта с плоским, порой заболоченным дном и мягко очерченными задернованными или поросшими лесом либо кустарниками склонами без ясно выраженных бровок. При дальнейшем развитии может превратиться в овраг или балку, но может представлять собой и бывшую балку, полузанесённую склоновыми наносами.

Поперечный профиль лощины в  её верхней, средней и нижней части (приложении 4).

Все три профиля имеют V-образную форму, с плоским дном и пологими склонами.

Поперечный профиль реки Сакмара (приложение 9).

На поперечном склоне реки видно, что  правый берег – крутой, а левый  пологий.

2.2. Вычисление густоты  расчлененности территории долинно-балочной  сетью

Характеристики динамики рельефа  определяются его качественными  и количественными показателями. Количественные характеристики рельефа  связанны с определением густоты  долинно-балочной сети.

Густота расчленения рельефа – это отношение суммарной длины долин и балок к единице площади (1 км2) – определяется по квадратам, площадь которых вычисляется в заданном масштабе. Предлагается следующая шкала условных обозначений степени расчлененности поверхности: 0,00005-0,00009; 0,0005-0,0009; 0,0001-0,0005; 0,001-0,005. Чем больше степень расчлененности территории, тем гуще штриховка. Сетку квадратов переносим на кальку и закрашиваем в соответствии с условными обозначениями (приложение 5.)

 

 

 

 

 

 

  1. Построение и характеристика ландшафтной катены в бассейне реки Сакмара

Термин  «катена» был введен почвоведом Г. Милном (1935). Он означает ряд (или цепь) взаимосвязанных разновидностей почв, расположенных на склоне (почвенная катена). Сейчас термин употребляется в ландшафтоведении, но особенно широко он вошел в геохимию ландшафта. По существу он может рассматриваться как синоним геохимического ландшафта. Ландшафтные катены – это ряды сопряженных по элементам рельефа природных комплексов от водоразделов до местных или региональных базисов эрозии, объединенных однонаправленными латеральными связями в единую парагенетическую систему (В.А. Николаев, 1990). Другими словами – это цепочка закономерно сменяющих друг друга морфологических частей ландшафта (фаций, урочищ, местностей) от водораздела  вниз по склону, к его подножью и до ближайшего водоприемного объекта, связанных однонаправленным потоком вещества и энергии. В ландшафтно-геохимической терминологии – это геохимический ландшафт (векторная геосистема), то есть сопряженные природные комплексы, объединенные миграцией химических элементов. В ландшафтной катене интегрирующей является система факторов – поверхностного, внутрипочвенного и грунтового жидкого, твердого и ионного стока. В ландшафтных катенах разнородные геокомплексы своими частями как бы нанизаны на единый стержень вещественно-энергетического потока.

Сопряжения  из нескольких урочищ, местностей, ландшафтов формируют ландшафтные катены регионального  уровня, например, от водоразделов Большого Кавказа до Черного моря.

В пределах катены обычно можно выделить три  звена, приуроченных к разным ярусам или ступеням рельефа: элювиально-денудационное (самое верхнее), транзитное (промежуточное), аккумулятивное (самое нижнее). Именно они определяют каскадное строение катен.

Итак, ландшафтная  катена как векторная, каскадная  геосистема характеризуется определенным направлением смены свойств, составляющих ее геосистемных звеньев:

  • верхние звенья катен характеризуются зональной солярной энергетикой, денудацией, элювиальными процессами, атмосферным увлажнением, а при сельскохозяйственном использовании эрозионной опасностью и нехваткой плодородия.
  • средние звенья катен – транзитные, с солярно-экспозиционной и гравитационной энергетиками, атмосферно-сточным увлажнением. Они характеризуются повышенной эрозионной опасностью и обедненность почв элементами питания растений.
  • нижние звенья катен – солярная энергетика плюс энергетика привнесенных биогенов, увлажнение атмосферно-натечное, часто и грунтовое, повышенное плодородие и опасность антропогенного загрязнения. Приложение 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Составление карты природных территориальных комплексов для бассейна реки Сакмара

Природный территориальный комплекс (ПТК) — это территория, обладающая определённым единством природы, обусловленным общим происхождением и историей развития, своеобразия географического положения и действующими в её пределах современными процессами. Одновременно ПТК — это закономерное сочетание географических компонентов или комплексов низшего ранга, образующих системы разных уровней — от географической оболочки до фации. Расположение, порядок компонентов и природных территориальных комплексов внутри ландшафта называют его строением. Различают вертикальное (порядок компонентов) и горизонтальное (порядок ПТК) строение ландшафта. В строении ландшафта отражаются основные черты и закономерности географической оболочки и особенности динамики каждого конкретного ландшафта.

Урочище – это ПТК, связанный с выпуклыми или вогнутыми мезоформами рельефа и представляющий закономерно построенную систему генетически, динамически и территориально связанных фаций или их групп. Структура урочища зависит от характера мезоформ рельефа, генетических особенностей территории, почвенного и растительного покрова. При однородных геологических и гидрогеологических условиях лимитирующим фактором выделения урочищ служат мезоформы рельефа – камовые или мореные холмы, балки, овраги, ложбины стока, карстовые западины и т.д.

 

4.1. Анализ абсолютных отметок  территории

Абсолютные  отметки территории – это отметки на картах, указывающие высоты точек местности над уровнем моря.

Наивысшая абсолютная отметка – 167,7 м

Самая низкая отметка – 117,0 м

Все точки  наблюдения расположены в данных пределах, из чего следует, что данная территория относиться к равниной.

 

4.2. Подбор почвенной разновидности

Подбор  почвенной разновидности осуществляется с помощью таблицы 2 «Структура почвенного покрова в точках наблюдений»

 

№ точек

Почвенные разновидности

1-5

дерново-карбонатные суглинистые  почвы на озерно-ледниковых суглинках  и глинах

11-20

дерново-подзолистые слабо- и среднеоподзоленные супесчаные почвы на водно-ледниковых песках

21-25

дерново-подзолистые слабооподзоленные  песчано-супесчаные почвы на древнеаллювиальных песках

26-30

дерново-подзолистые слабооподзоленные  песчано-супесчаные почвы на озерно-аллювиальных песках

31-40

дерново-подзолистые средне- и сильнооподзоленные супесчанно-суглинистые почвы на моренных суглинках и глинах

51-55

дерново-подзолисто-глеевые супесчано-суглинистые  почвы на суглинках

56-60

дерново-подзолисто-глеевые песчано-супесчаные почвы на песках

66-70

дерново-глеевые супесчаные почвы  на песках

71-75

торфянисто- и торфяно-глеевые почвы на озерных песках

86-90

аллювиальные дерново-глеевые песчано-супесчаные почвы на песчаном речном аллювии

96-100

комплекс разрушенных и намытых  почв в оврагах и балках


т. 4 –  дерново-карбонатные суглинистые почвы на озерно-ледниковых суглинках и глинах

т. 12 –  дерново-подзолистые слабо- и среднеоподзоленные супесчаные почвы на водно-ледниковых песках

т. 22 –  дерново-подзолистые слабооподзоленные песчано-супесчаные почвы на древнеаллювиальных песках

т. 23 –  дерново-подзолистые слабооподзоленные песчано-супесчаные почвы на древнеаллювиальных песках

т. 28 –  дерново-подзолистые слабооподзоленные песчано-супесчаные почвы на озерно-аллювиальных песках

т. 32 –  дерново-подзолистые средне- и сильнооподзоленные супесчанно-суглинистые почвы на моренных суглинках и глинах

т. 54 –  дерново-подзолисто-глеевые супесчано-суглинистые почвы на суглинках

т. 57 –  дерново-подзолисто-глеевые песчано-супесчаные почвы на песках

т. 60 –  дерново-подзолисто-глеевые песчано-супесчаные почвы на песках

т. 68 –  дерново-глеевые супесчаные почвы на песках

т. 72 –  торфянисто- и торфяно-глеевые почвы на озерных песках

т. 88 –  аллювиальные дерново-глеевые песчано-супесчаные почвы на песчаном речном аллювии

т. 99 –  комплекс разрушенных и намытых  почв в оврагах и балках

 

4.3. Определение растительного покрова в точках наблюдений

Растительный  покров определяем при помощи таблицы 3 «Структура растительного покрова  в точках наблюдения», при этом из всего набора растительных сообществ  отбираем с помощью топографической  карты только те, которые соответствуют  участкам в данных точках наблюдения.

№ точек

Фитоценозы

1-25

Пашня, сосновые вересковые, березовые злаковые леса, суходольные злаковые луга

26-50

Пашня, дубово-еловые зеленомошные, сосновые черничные, сосново-березовые разнотравные леса

51-70

Суходольные злаковые, низинные злаково-разнотравные луга, сосновые орляковые, березовые орляковые леса, пашня

71-80

Осоково-пушицевые, тростниковые и камышовые  болота, черноольховые крапивные  леса

86-95

Злаково-разнотравные, осоковые луга, черноольховые  таволговые леса

96-100

Луга суходольные злаковые, пашня, сосновые березовые злаковые леса.


т. 4 –  березовые злаковые леса;

т. 12 –  суходольными злаковыми лугами;

т. 22 –  пашней;

т. 23 –  суходольными злаковыми лугами;

т. 28 –  берёзовыми разнотравными лесами;

т. 32 –  пашней;

т. 54 –  низинные злаково-разнотравные луга

т. 57 –  суходольными злаковыми лугами;

т. 60 –  низинные злаково-разнотравные луга

т. 68 –  суходольными злаковыми лугами;

т. 72 – черноольховыми крапивными лесами;

т. 88 –  осоковыми лугами;

т. 99 –  суходольными злаковыми лугами.

 

4.4. Фиксация форм мезорельефа

Так как  данная территория относиться к равнинной, то мезорельеф точек наблюдения будет следующим: плосковолнистая равнина, волнистая равнина, также присутствуют плоские поймы, ложбины стока, овраги.

т. 4 – плосковолнистая озерно-ледниковая равнина;

т. 12 – холмисто-волнистая водно-ледниковая равнина;

т. 22 – плоская древнеаллювиальная пойма;

т. 23 – плоская древнеаллювиальная пойма;

т. 28 – плоская озерно-аллювиальная пойма;

т. 32 –плосковолнистая моренная равнина;

т. 54 – ложбина стока (генезис не указывается);

т. 57 – плосковолнистая равнина;

т. 60 – ложбина стока (генезис не указывается)

т. 68 – волнистая равнина;

т. 72 – волнистая озерная равнина;

т. 88 –плоская аллювиально-речная пойма;

т. 99 – овраг.

 

4.5. Выделение урочищ

Произведя анализ точек наблюдения, получаем следующий перечень урочищ:

т. 4 –  урочище плосковолнистой равнины с дерново-карбонатными суглинистыми почвами на озерно-ледниковых суглинках и глинах и березовыми т злаковыми лесами;

т. 12 –  урочище волнистой равнины с  дерново-подзолистыми слабо- и среднеоподзоленными супесчаными почвами на водно-ледниковых песках и суходольными злаковыми лугами;

т. 22 –  урочище плоской поймы дерново-подзолистыми слабооподзоленными песчано-супесчаными почвами на древнеаллювиальных песках и пашней;

т. 23 –  урочище плоской поймы дерново-подзолистыми слабооподзоленными песчано-супесчаными почвами на древнеаллювиальных песках и суходольными злаковыми лугами;

т. 28 –  урочище плоской поймы с дерново-подзолистыми слабооподзоленными песчано-супесчаными почвами на озерно-аллювиальных песках и берёзовыми разнотравными лесами;

т. 32 –  урочище плосковолнистой равнины с дерново-подзолистыми средне- и сильнооподзоленными супесчанно-суглинистыми почвами на моренных суглинках и глинах и пашней;

т. 54 –  ложбина стока с дерново-подзолисто-глеевыми супесчано-суглинистыми почвами и низинными злаково-разнотравными лугами

т. 57 –  урочище плосковолнистой равнины с дерново-подзолисто-глеевыми песчано-супесчаными почвами на песках и суходольными злаковыми лугами;