Закономерности развития термокарстовых процессов в пределах озерно-термокарстовых равнин : на основе подходов математической морфологии ландшафта

• Автор: Капралова, Вероника Николаевна
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Современное состояние изучения развития морфологической структуры озерно-термокарстовых равнин
Глава 2. Статические закономерности пространственных структур термокарстовых очагов озерно-термокарстовых равнин
2.1. Базовая модель озерно-термокарстовых равнин
2.2. Описание участков исследования
2.3. Закономерности распределения размеров термокарстовых очагов озерно-термокарстовых равнин
2.4. Закономерности расположения термокарстовых очагов озерно-термокарстовых равнин
Глава 3. Закономерности динамики пространственных структур термокарстовых очагов озерно-термокарстовых равнин
Глава 4. Оценка опасности поражения инженерных сооружений при развитии термокарстовых процессов
4.1. Оценка опасности поражения линейного инженерного сооружения
4.2. Оценка опасности поражения площадного инженерного сооружения
4.3. Оценка опасности поражения точечного инженерного сооружения
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации
Приложение 1. Соответствие условий исследуемых участков и параметров модели

Введение
Актуальность
Более 25% Земли находится в зоне распространения многолетнемерзлых пород, при этом значительная часть углеводородных месторождений также располагается в пределах этой зоны. Соответственно, весьма актуальными являются геоэкологические проблемы выявления закономерностей развития экзогенных геологических процессов (прежде всего термокарста) в зоне распространения многолетнемерзлых пород для прогноза процессов и оценки риска поражения инженерных сооружений. Вероятностная оценка риска нужна, как правило, в момент проектирования сооружений. В этом случае, при распространенном статистическом подходе к решению этой задачи, исследователь сталкивается с проблемой накопления статистики для конкретного типа природных условий. Оно требует значительного времени, которое зачастую сравнимо со временем функционирования сооружения. В силу этого актуально развитие альтернативных подходов к решению этой геоэкологической задачи. В качестве альтернативного подхода, позволяющего избежать подобных трудностей, предложены методы математической морфологии ландшафтов.

Целью данной работы является выявление и эмпирическое обоснование закономерностей развития термокарстовых процессов в пределах озернотермокарстовых равнин в различных физико-географических, геологических и геокриологических условиях на основе подходов математической морфологии ландшафта и обоснование способов их использования для оценки природных рисков.
Для достижения данной цели решались следующие задачи:
- изучение закономерностей размеров и расположения термокарстовых очагов;
- исследование динамики размеров термокарстовых озер;

- обоснование и развитие методов для оценки опасности поражения различных инженерных сооружений;
- оценка воздействия различных природных факторов на закономерности распределения размеров и расположения озер.
Фактическим материалом диссертационной работы являются данные, полученные автором в результате камеральных и полевых исследований, проведенных в 2007 - 2012 годах, материалы космических съемок разных сроков среднего и высокого разрешения, а также геологические и геокриологические фондовые данные. Полевые исследования проводились в Забайкалье (Читинская область) и Ямало-Ненецком округе совместно с лабораторией геокриологии ИГЭ РАН. Часть исследований велась в рамках гранта РФФИ №12-05-31301, где автор выступал в качестве руководителя.
Защищаемые положения.
1. Эмпирически обосновано, что размеры термокарстовых понижений в пределах однородных участков в различных физико-географических и геокриологических условиях имеют логнормальное распределение, а распределение числа термокарстовых понижений - пуассоновское распределение; факторы слияния и наличия сообщающихся озер существенно не влияют на вид распределения размеров.
2. Динамика изменения площадей термокарстовых озер в различных физико-географических и геокриологических условиях при малых временных интервалах, как показывает анализ эмпирических данных, может быть описана как нормальным, так и логнормальным распределением; это связано с величиной интервалов, а также с гидрологически и геокриологически обусловленными колебаниями площади водной поверхности озер.
3. В разных физико-географических и геокриологических условиях вероятность поражения разных типов инженерных сооружений, согласно опытным данным, описывается на основе использования экспоненциального закона.

Таблица 2.3.
Сравнение эмпирических и теоретических распределений площади термокарстовых озер по критерию Пирсона (исключая слившиеся озера:
участки 1, 2, 3, 4, 5)
Участок (год съемки) х2 Число степеней свободы Значение критерия х2 на уровне значимости 0,95 (0,99)3 Средний логарифм площади Дисперсия логарифма площади
Участок 1 (1988) 8,41 5 11,07 (15,09) 10,57 1,
Участок 1 (2001) 8,75 6 12,59 (16,81) 10,71 1,
Участок 1 (2005) 6,91 6 12,59 (16,81) 10,71 1,
Участок 2 (2002) 13,80 5 11,07 (15,09) 5,41 1,
Участок 3 (1973) 14,33 6 12,59 (16,81) 3,86 1,
Участок 3 (1987) 10,20 6 12,59 (16,81) 3,85 1,
Участок 3 (2001) 12,33 7 14,07 (18,48) 3,86 1,
Участок 3 (2007) 15,24 6 12,59 (16,81) 3,82 1,
Участок 4 (1988) 6,49 4 9,49 (13,28) 3,69 1,
Участок 4 (2001) 11,89 4 9,49 (13,28) 4,27 1,
Участок 4 (2006) 10,72 4 9,49 (13,28) 4,69 1,
Участок 5 (1987) 4,21 5 11,07 (15,09) 11,97 1,
Участок 5 (2001) 3,07 5 11,07 (15,09) 12,00 1,
Участок 5 (2007) 3,91 5 11,07 (15,09) 11,98 1,
3 Жирным шрифтом выделены те значения, которые демонстрируют согласие с гипотезой на уровне значимости 0.95 и 0.99.