stringtranslate.com

ГИС и гидрология

Географические информационные системы (ГИС) стали полезным и важным инструментом в области гидрологии для изучения и управления водными ресурсами Земли . Изменение климата и возросшие потребности в водных ресурсах требуют более осведомлённого распоряжения, возможно, одним из наших самых важных ресурсов. Поскольку вода в своём появлении изменяется пространственно и временно на протяжении всего гидрологического цикла , её изучение с использованием ГИС особенно практично. В то время как предыдущие ГИС-системы были в основном статичными в своём геопространственном представлении гидрологических характеристик, ГИС-платформы становятся всё более динамичными, сокращая разрыв между историческими данными и текущей гидрологической реальностью.

Элементарный водный цикл имеет входы, равные выходам плюс или минус изменение в хранении. Гидрологи используют этот гидрологический бюджет, когда они изучают водораздел . Входы в гидрологическом бюджете включают осадки , поверхностный сток и поток грунтовых вод. Выходы состоят из эвапотранспирации , инфильтрации , поверхностного стока и потоков поверхностных/грунтовых вод. Все эти величины можно измерить или оценить на основе данных об окружающей среде, а их характеристики можно графически отобразить и изучить с помощью ГИС.

ГИС в поверхностных водах

Местоположение измерителей расхода воды в режиме реального времени USGS с гиперссылками на данные в ГИС

В области гидрологического моделирования анализ обычно начинается с отбора проб и измерения существующих гидрологических зон. На этом этапе исследования ключевыми вопросами являются масштаб и точность измерений. [1] Данные могут быть собраны либо в полевых условиях, либо с помощью онлайн-исследований. Геологическая служба США ((USGS)) является общедоступным источником дистанционно зондируемых гидрологических данных. Исторические и данные о речном стоке в реальном времени также доступны через Интернет из таких источников, как Национальная метеорологическая служба (NWS) и Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Преимущество использования программного обеспечения ГИС для гидрологического моделирования заключается в том, что цифровые визуализации данных могут быть связаны с данными в реальном времени. ГИС произвела революцию в курировании, обработке и вводе для сложных вычислительных гидрологических моделей [2] [3] Для моделирования поверхностных вод цифровая модель рельефа часто накладывается на гидрографические данные для определения границ водораздела. [4] Понимание этих границ является неотъемлемой частью понимания того, куда будет течь сток осадков. Например, в случае таяния снега количество выпавшего снега может быть введено в ГИС для прогнозирования количества воды, которая будет перемещаться вниз по течению. [5] Эта информация имеет применение в управлении активами местных органов власти, сельском хозяйстве и науке об окружающей среде . Другое полезное применение ГИС касается оценки риска наводнений . Использование цифровых моделей рельефа в сочетании с данными о пиковом расходе может предсказать, какие области поймы будут затоплены в зависимости от количества осадков. В исследовании водораздела реки Иллинойс Раби (2014) [6] обнаружил, что достаточно точную карту риска наводнений можно создать, используя только ЦМР и данные водомерных постов . Анализ, основанный только на этих двух параметрах, не учитывает антропогенные разработки, включая дамбы или дренажные системы, и поэтому не должен считаться всеобъемлющим результатом.

Цифровая модель рельефа (ЦМР), с помощью которой можно очертить водораздел в ГИС

ГИС в подземных водах

Использование ГИС для анализа грунтовых вод относится к области гидрогеологии . Поскольку 98% доступной пресной воды на Земле составляют грунтовые воды, [7] необходимость эффективного моделирования и управления этими ресурсами очевидна. Поскольку спрос на грунтовые воды продолжает расти с ростом населения мира , жизненно важно, чтобы эти ресурсы управлялись надлежащим образом. Действительно, когда использование грунтовых вод не контролируется в достаточной степени, это может привести к повреждению водоносных горизонтов или проседанию, связанному с грунтовыми водами , как это произошло в водоносном горизонте Огаллала в Соединенных Штатах. В некоторых случаях ГИС можно использовать для анализа данных о дренаже и грунтовых водах с целью выбора подходящих участков для пополнения грунтовых вод . [8]

Изменение уровня грунтовых вод водоносного горизонта Высоких равнин, 1980–1995 гг.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Кларк, Майкл (май 1998 г.). «Поместим воду на свое место: перспектива ГИС в гидрологии и управлении водными ресурсами». Гидрологические процессы . 12 (6): 823–834. Bibcode :1998HyPr...12..823C. doi :10.1002/(SICI)1099-1085(199805)12:6<823::AID-HYP656>3.0.CO;2-Z.
  2. ^ Гарбрехт, Юрген; Огден, Фред Л.; ДеБарри, Пол А.; Мейдмент, Дэвид Р. (2001). «ГИС и распределенные модели водоразделов. I: Охваты данных и источники». Журнал гидрологической инженерии . 6 (6): 506–514. doi :10.1061/(ASCE)1084-0699(2001)6:6(506).
  3. ^ Огден, Фред Л.; Гарбрехт, Юрген; ДеБарри, Пол А.; Джонсон, Линн Э. (2001). «ГИС и распределенные модели водоразделов. II: Модули, интерфейсы и модели». Журнал гидрологической инженерии . 6 (6): 515–523. doi :10.1061/(ASCE)1084-0699(2001)6:6(515).
  4. ^ Наиду, Дади (декабрь 2015 г.). «Использование ГИС в гидрологических исследованиях» (PDF) . Международный журнал междисциплинарных перспективных исследовательских тенденций . II (2).
  5. ^ Наиду, Дади (декабрь 2015 г.). «Использование ГИС в гидрологических исследованиях» (PDF) . Международный журнал междисциплинарных перспективных исследовательских тенденций . II (2).
  6. ^ Раби, Анас (2014). «Интеграция ГИС и гидрологии для анализа риска наводнений». {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  7. ^ Наиду, Дади (декабрь 2015 г.). «Использование ГИС в гидрологических исследованиях». Международный журнал перспективных многопрофильных исследований . 2 (2).
  8. ^ Сараф, АК; Чоудхури, ПР (25 ноября 2010 г.). «Комплексное дистанционное зондирование и ГИС для разведки подземных вод и определения мест искусственного пополнения». Международный журнал дистанционного зондирования . 19 (10): 1825–1841. doi :10.1080/014311698215018.

Внешние ссылки