Прогнозування селів в Українських Карпатах - Статья

Кафедра геотехногенної безпеки та геоінформатики, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, вул. Карпатська 15, Івано-Франківськ, Україна, 76019, тел.Метою досліджень є встановлення закономірностей розвитку селевих процесів залежно від дії факторів, що їх зумовлюють, та виконання регіонального просторово-часового прогнозування селенебезпеки із застосуванням геоінформаційних технологій. Із застосуванням геоінформаційних технологій обрано релевантний і репрезентативний комплекс значущих за характером впливу факторів, які запропоновано використовувати при регіональному прогнозуванні селенебезпеки. Просторовий аналіз здійснюється на основі виявлення закономірного звязку просторових факторних ознак з просторовим розподілом вогнищ селесходження. Остаточним результатом досліджень є створення прогностичної геоінформаційної моделі селенебезпеки, яка будується на основі виявлених закономірностей просторового і часового поширення селів з урахуванням сумарного комплексного впливу факторів. Розроблена модель багаторічної активності селів для ділянки території Карпат дозволяє оцінити зміни багаторічного режиму селеактивності залежно від впливу факторів, становить практичний інтерес для цілей довгострокового планування розвитку регіонів, а також може бути взята до уваги під час проектування селезахисних споруд.Зазначене прогнозування є доволі складною та трудомісткою задачею, що зумовлено великою кількістю факторів, що впливають на їх розвиток у просторі та активізацію в часі, а також відсутністю довгих неперервних рядів селеактивності та даних щодо всіх випадків селесходження. Картографічна база являє собою сукупність цифрових картографічних шарів (фактичних даних селесходження і факторів, які впливають на селеві процеси), поданих у цифровій формі з атрибутивною інформацією. Застосуванням картометричних оверлейних операцій з метою подальшого пошуку закономірного звязку між селевими процесами і факторами за допомогою вбудованих модулів ГІС-пакета розраховуються відстані до точкових і лінійних обєктів, які представляють обрані фактори. Оскільки ступінь активності селів у конкретні роки обумовлений силою впливу факторів, що визначають цей процес, першим кроком під час побудови часової моделі багаторічної селевої активності є вибір релевантних часових факторів, що сприяють багаторічній активізації селів у певному районі. Коефіцієнт кореляції rxy(k) являє собою кореляцію між двома рядами: селевою активністю x і кожним з факторів y, де ряд x зміщений на лаг порядку k: rxy (k) = cxy (k) , для k = 0, ±1, ±2, (7) x y s s де cxy(k) - коефіцієнт кроскореляції на лазі k; sx, sy - стандартні відхилення рядів.Запропоновано три способи екстраполяції ряду комплексного часового показника: розкладом ряду за Фурє і сумацією основних гармонік; нейронними мережами і шляхом осереднення ряду інтегрального показника з урахуванням основного періоду селевої активізації (рис. Для створення прогностичної геоінформаційної моделі селенебезпеки виконано наступні завдання. Оскільки результати досліджень, наведені вище, засвоїли наступний пік селевої активності у 2020 р. з високим значенням імовірності 0,82, прогноз виконано на цей рік. На основі створеної геоінформаційної моделі селенебезпеки побудовано прогнозні карти селенебезпеки у вигляді інтерполяційної карти і картограми по басейнах 3 і 4 порядків, у якій тематична змінна - середнє значення селенебезпеки по басейну (рис. Для перевірки запропонованої методології просторово-часового прогнозування селенебезпеки на основі розробленої прогностичної геоінформаційної моделі здійснено ретропрогноз - побудовано картограму по басейнах 3 і 4 порядків на 2008 рік і проведено порівняння спрогнозованої селенебезпеки з зареєстрованими селесход-женнями.Автори розробили методологію регіонального просторово-часового прогнозування екзогенних геологічних процесів для застосування її під час прогнозування селевої небезпеки. Запропоновано таку послідовність досліджень: формування картографічної бази можливих факторів розвитку селів, обґрунтування та вибір релевантних факторів з використанням статистичного і просторового аналізів, розрахунок еталонного просторового комплексного показника, побудова часової моделі багаторічної селеактивності, створення прогностичної геоінформаційної картографічної моделі селенебезпеки. Як просторові пропонуються такі групи факторів і відповідні факторні ознаки: геологічні (приналежність до літофаціальних і тектонічних зон, наявність зсувів, тектонічних розломів), геоморфологічні (кут нахилу, абсолютна висота, абсолютна висота вододілу, відстань до вододілу, базису ерозії), техногенні (відстань до дороги, населеного пункту), кліматичні (середня річна температура повітря), ландшафтні (відстань до межі лісу). Просторовий прогноз селенебезпеки здійснюється на основі виявленого закономірного звязку просторового розподілу осередків селесходження від дії просторових факторів.