Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна

25-річному Ювілеєві першої в Україні природоохоронної кафедри –

кафедри географічного моніторингу і охорони природи - присвячується

І.Г. Черваньов

С.В. Костріков

Б.Н. Воробйов

ФЛЮВІАЛЬНІ ГЕОМОРФОСИСТЕМИ:

дослідження й розробки Харківської геоморфологічної школи

Науковий редактор І.Г. Черваньов

Харків-2006

УДК 551.4.01+551.436:528.94 (470.44)

ISBN 966-623-359-2

Друкується за рекомендацією Вченої ради Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна, протокол № 1 від 27 січня 2006 року

Рецензенти: В.П.Палієнко, доктор географічних наук,

зав. відділом геоморфології Інституту географії НАН України

І.П.Ковальчук, доктор географічних наук,

зав. кафедрою конструктивної географії та картографії

Львівського національного університету імені Івана Франка

Черваньов І.Г., Костріков С.В., Воробйов Б.Н.,

Флювіальні геоморфосистеми: дослідження й розробки Харківської геоморфологічної школи / Наук.ред. І.Г.Черваньов.- Харків: РВВ Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна, 2006. - 320 с. Укр. мовою

Наведено парадигми та методологічний апарат вчення про флювіальні геоморфосистеми, що є здобутком останніх 25 років діяльності вчених Харківської геоморфологічної школи. На додаток до сучасних світових розробок, уперше розглянуто тривимірні топологічні мережі тальвегів і вододілів флювіальних геоморфосистем та способи їхнього комп‘ютерного аналізу й синтезу за цифровими моделями рельєфу. Також подається оригінальна методика моделювання інших ландшафтних компонентів на підставі індикаційного значення мережі рельєфу у функціонуванні водозборів. Методи дослідження та моделювання запроваджено на прикладі водозбору р. Оскіл – притоки р. Сіверський Донець, що входить у систему Дону.

Табл. 29. Іл. у тексті: 37. Коль. іл.: 24. Бібліогр.: 353 назв.

Chervanyov, I., Kostrikov, S., Vorobiov, B.

Fluvial Geomorphosystems: Research and Developments of the Kharkiv geomorphological school / I. Chervaniov, editor. – Kharkiv, 2006. - 320 p. In Ukrainian This book reviews new paradigms and methodological tools related to the theory of fluvial geomorphosystems developed by the Kharkiv geomorphological school in the last 25 years. In addition to relevant current advances made in fluvial geomorphology all over the world, emphasis has been placed on topological channel/divide network representation within the 3-D environment by computer modeling with digital elevation models. The book discusses the possible status of geographical landscape component modeling on the base of the fluvial network indicative value for many processes in a watershed. As a case study the Oskol-river watershed (a large tributary of the Siverskij Donets – Don system) has been selected, examined, modeled and discussed.

Tabl. 29. Fig. In text: 37. Color visuals: 24. Ref.: 353 titles

© Черваньов І.Г., наукове редагування,

вступ та частина 1 тексту, 2006

© Костріков С.В, Воробйов Б.Н., частина 2 тексту, резюме (англійською), комп’ютерна графіка, 2006

ЗМІСТ

Зміст 3

Передмова наукового редактора 7

ВСТУП 9

Частина перша

ПАРАДИГМА ТА МЕТОДОЛОГІЯ 14

1.1. БАЗОВІ ПОНЯТТЯ 14

1.1.1. Пластика і морфологічний код рельєфу 14

1.1.2. Структурна організація земної поверхні 16

1.1.3. Структура рельєфу: внутрішній і

зовнішній концентри існування 19

1.2. ФЛЮВІАЛЬНА ГЕОМОРФОСИСТЕМА 21

1.2.1. Геоморфосистема 21

1.2.2. Просторово-часові відносини у ФГМС 22

1.2.3. Простори ФГМС 23

1.2.4. Час ФГМС 27

1.3. СТРУКТУРИ ФГМС 30

1.3.1. Топологічна структура 30

1.3.2. Симетрія 31

1.3.3. Асиметрія 33

1.3.4. Топологічна симетрія/асиметрія ФГМС 34

1.3.5. Анізотропія ФГМС 36

1.3.6. Інваріант 37

1.4. СТРУКТУРНА ОРГАНІЗАЦІЯ ФГМС 39

1.4.1. Первинні структурні елементи 39

1.4.2. Вторинні структурні елементи 39

1.4.3. Третинні структурні елементи 40

1.4.4. Топологічні структури ФГМС 41

1.4.5. Геоморфологічне значення топологічної структури ФГМС 42

1.5. ІЄРАРХІЯ ФЛЮВІАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ 45

1.5.1. Мережа тальвегів 45

1.5.2. Ієрархії мережі тальвегів 46

1.5.3. Ієрархія вододілів 54

1.5.4. Лінії перегину схилів 55

1.5.5. Формалізація двовимірних структурних мереж тальвегів 58

1.5.6. Тривимірні мережі ФГМС 59

1.5.7. Структурні побудови на тривимірних мережах 62

1.6. КОНЦЕПЦІЯ САМООРГАНІЗАЦІЇ ФГМС 67

1.6.1. Поняття самоорганізації 67

1.6.2. Просторово-структурні відносини 67

1.6.3. Часові відносини 71

1.6.4. Елементи самоорганізації 74

1.6.5. Відносини в елементарних системах 76

1.6.6. Вторинні відносини у ФГМС 79

Висновки 91

Література до першої частини 93

ЧАСТИНА ДРУГА СТРУКТУРНІ МЕРЕЖІ РЕЛЬЄФУ, ЇХ РОЛЬ ТА ІНДИКАЦІЙНЕ ЗНАЧЕННЯ У ФУНКЦІОНУВАННІ ВОДОЗБОРІВ	97 95
2.1. СТРУКТУРНА МЕРЕЖА ФЛЮВІАЛЬНОГО РЕЛЬЄФУ ВОДОЗБОРУ	95
2.1.1. Системний підхід до вивчення флювіального рельєфу. Водозбірний басейн як геосистема	95
2.1.2. Поняття структури рельєфу. Структурна мережа флювіального рельєфу	103
2.1.3. Сполученість флювіального рельєфоутворення, ерозії ґрунтів і ландшафтної міграції хімічних елементів	106
2.1.4. Висновки	109
2.2. ВЛАСТИВОСТІ СТРУКТУРНОЇ МЕРЕЖІ РЕЛЬЄФУ, МЕТОДИ ЇХ ДОСЛІДЖЕННЯ І МОДЕЛЮВАННЯ	110
2.2.1 Топологічні властивості	110
2.2.1.1. Структурні елементи рельєфу	111
2.2.1.2. Потужність і складність - інтегральні топологічні показники структурної мережі	120
2.2.1.3. Індексний аналіз. Індексація показників топологічних властивостей	123
2.2.2. Метричні властивості структурної мережі. Морфометричний аналіз флювіального рельєфу	128
2.2.2.1. Метрика і морфологія рельєфу	128
2.2.2.2. Морфометричний аналіз елементів структурної мережі рельєфу водозбору	129
2.2.2.3. Індексація показників метричних властивостей	132
2.2.3. Ангулярність структурної мережі та її аналіз	135
2.2.4. Моделювання мереж первинного гідрологічного стоку – основа відтворення структурної мережі рельєфу 2.2.5. Математична модель формалізованого подання флювіального рельєфу	139 142
2.2.5.1. Основи методичного підходу до формалізованого опису флювіального рельєфу 2.2.5.2. Комп’ютерне моделювання маршрутизації гідрологічного стоку по цифровій моделі рельєфу водозбору 2.2.6. Висновки	142 147 152
2.3. СТРУКТУРНА МЕРЕЖА РЕЛЬЄФУ РІЧКОВОГО БАСЕЙНУ – РЕГІОНАЛЬНИЙ АСПЕКТ	154
2.3.1. Гідролого-геоморфологічні особливості району досліджень. Загальна характеристика структурної мережі рельєфу басейну р.Оскіл	154
2.3.2. Топологія структурної мережі рельєфу водозбору	158
2.3.3 Морфометричний аналіз елементів структурної мережі рельєфу	164
2.3.3.1. Результати статистичних досліджень метрики рельєфу	164
2.3.3.2. Аналіз ізолінійних показників метрики рельєфу	184
2.3.4. Індексний аналіз показників топологічних й метричних властивостей структурної мережі рельєфу водозбору	186
2.3.5. Територіальний розподіл параметрів ангулярності структурної мережі	192
2.3.6. Кореляційний аналіз факторів, що визначають організацію мережі рельєфу уздовж головної (стовбурної) структурної лінії водозбору	198
2.3.7. Чисельне моделювання рівноважної структурної мережі рельєфу водозбору	199
2.3.8. Висновки	210
2.4. ІНДИКАЦІЙНЕ ЗНАЧЕННЯ МОРФОДИНАМІКИ Й МЕРЕЖІ РЕЛЬЄФУ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ФУНКЦІОНУВАННЯ ВОДОЗБОРУ	212
2.4.1. Порівняльний аналіз будови структурної мережі рельєфу з часовим лагом (методом ключової ділянки) 2.4.2. Вивчення інтенсивності руслової ерозії на підставі спектрального аналізу динаміки твердих витрат й характеру відкладень еродованого матеріалу 2.4.3. Моделювання поверхнево-схилового змиву з територій субводозборів й типологічне районування басейну р. Оскіл за величинами річного модуля змиву	212 227 234
2.4.4. Геостатистична варіабельність морфології рельєфу	250
2.4.5. Визначення рельєфозалежного фактора ландшафтно-геохімічної міграції на флювіальному рельєфі 2.4.6. Оцінки водної ерозії по геоінформаційних моделях водозборів 2.4.7. Висновки Література до другої частини Список основних абревіатур до другої частини	254 267 282 284 302
Extended Summary (розгорнуте резюме монографії, англійською)	304