Геоинформационный анализ хозяйственного освоения бассейна реки Дон

Статья посвящена анализу хозяйственной освоенности водосбора р. Дон с использованием статистических материалов, данных дистанционного зондирования Земли из космоса и геоинформационных технологий. Источниками являлись данные официальной государственной статистики, а также информационные продукты типов земного покрова Global Land Cover разрешением 30 м и продукт Европейского космического агентства CCI Land Cover разрешением 250 м. Авторами разработана отраслевая геоинформационная система, которая содержит сведения об основных типах подстилающей поверхности, посевных площадях, валовых сборах и урожайности сельскохозяйственных культур в бассейне в разрезе 43 расчетных водохозяйственных участков, восьми укрупненных водохозяйственных участков, 276 муниципальных районов, 15 субъектов Российской Федерации и трех областей Украины. Установлено повышение величин посевных площадей и валовых сборов культур, что приводит к повышению расходов почвенной влаги на транспирацию. В северо-западной части бассейна, для которой характерно снижение модуля поверхностного и рост модуля подземного стока, определено существенное преобладание яровых культур над озимыми (примерно 60% против 40%). Зяблевая пахота, необходимая перед севом яровых культур, снижает поверхностный сток и усиливает фильтрацию. Тенденции развития сельского хозяйства в бассейне направлены на увеличение посевных площадей, массы вносимых минеральных и органических удобрений и соответствующий рост валовых сборов основных культур (в первую очередь зерна, сахарной свеклы, картофеля). По официальным данным посевная площадь в российской части бассейна составляет около 17 млн га против 30-34 млн га по данным ДЗЗ. Площадь лесов в бассейне составляет около 2,8 млн га, а урбанизированных территорий - 1,4 млн га, или 3,2%. Актуальные данные о земной поверхности должны использоваться при моделировании и анализе водного баланса водосборов р. Дон и его притоков.

1. Болгов М.В., Филиппова И.А., Коробкина Е.А., Зайцева А.В., Харламов М.А. Водные ресурсы бассейна р. Дон в условиях климатических изменений. Закономерности формирования и воздействия морских, атмосферных опасных явлений и катастроф на прибрежную зону РФ в условиях глобальных климатических и индустриальных вызовов («Опасные явления») (г. Ростов-на-Дону, 13-23 июня 2019 г.). Ростов на/Д.: ЮНЦ РАН, 2019. С. 364-366.

2. Гельфан А.Н., Морейдо В.М. Динамико-стохастическое моделирование формирования снежного покрова на европейской территории России // Лед и снег. 2014. № 2(126). С . 44-52.

3. Джамалов Р.Г., Киреева М.Б., Косолапов А.Е., Фролова Н.Л. Водные ресурсы бассейна Дона и их экологическое состояние. М.: ГЕОС, 2017. 205 с.

4. Киреева М.Б., Илич В.П., Сазонов А.А., Михайлюкова П.Г. Оценка трансформации поверхности водосбора и ее влияния на условия формирования стока в бассейне р . Дон на основе данных космической съемки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. C. 191-200.

5. Киреева М.Б., Фролова Н.Л. Современные особенности весеннего половодья рек бассейна Дона // Водное хозяйство России. 2013. № 1. С. 60-76.

6. Коронкевич Н.И., Георгиади А.Г., Долгов С.В., Барабанова Е.А., Кашутина Е.А., Милюкова И.П. Изменение стока снегового половодья на южном макросклоне Русской равнины в период 1930-2014 гг. // Лед и снег. 2018. Т. 58. № 4. С. 498-506.

7. Коронкевич Н.И., Долгов С.В. О гидрологической роли рельефа в южной части Русской равнины // Геоморфология. 2019. № 3. С. 46-56.

8. Коронкевич Н.И., Мельник К.С. Влияние урбанизированных территорий на речной сток в Европе // Известия РАН. Серия географическая. 2019. № 3. С. 78-87.

9. Лупян Е.А., Барталев С.А., Толпин В.А., Жарко В.О., Крашенинникова Ю.С., Оксюкевич А.Ю. Использование спутникового сервиса ВЕГА в региональных системах дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 3. С. 215-232.

10. Пизенгольц В.М. Развитие отечественного животноводства в России // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. 2018. № 1. С. 55-60.

11. Рулев А.С., Шинкаренко С.С., Кошелева О.Ю. Оценка влияния гидрологического режима Волги на динамику затопления острова Сарпинский // Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2017. Т. 159. Кн. 1. С. 139-152.

12. Шинкаренко С.С., Кошелева О.Ю., Солодовников Д.А., Пугачева А. М. Анализ пастбищных ресурсов Волгоградской области в геоинформационной системе // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 1. С. 123-130.

13. Юферев В.Г., Кулик К.Н., Рулев А.С. Геоинформационные технологии в агролесомелиорации. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2010. 102 с.

14. Azgin S.T., Dadaser-Celik F. Evaluating Surface Runoff Responses to Land Use Changes in a Data Scarce Basin: a Case Study in Palas Basin, Turkey, Water Resources, 2020, vol. 47, p. 828-834.

15. Barabanov A.T., Dolgov S.V., Koronkevich N.I., Panov V.I., Petel'ko A.I. Surface runoff and snowmelt infiltration into the soil on plowlands in the forest-steppe and steppe zones of the East European Plain, Eurasian Soil Science, 2018, vol. 51, no. 1, p. 66-72, DOI: 10.1134/S1064229318010039.

16. Chen J., Ban Y., Li S. China: Open access to Earth landcover map, Nature, 2014, vol. 514 (7523), p. 434, DOI: 10.1038/514434c.

17. Chirachawala C., Shrestha S., Babel M.S., Virdis S.G., Wichakul S. Evaluation of global land use / land cover products for hydrologic simulation in the Upper Yom River Basin, Thailand, Science of The Total Environment, 2020, vol. 708, p. 135-148.

18. Danilov-Danilyan V.I., Venitsianov E.V., Belyaev S.D. Some Problems of Reducing the Pollution of Water Bodies from Diffuse Sources, Water Resources, 2020, vol. 47, p. 682-690.

19. Dzhamalov R.G., Frolova N.L., Kireeva M.B. Current changes in river water regime in the Don River basin, Water Resources, 2013, vol. 40, no. 6, p. 573-584, DOI: 10.1134/S0097807813060043.

20. Ermolaev O.P., Mal'tsev K.A., Ivanov M.A. Automated construction of the boundaries of basin geosystems for the Volga Federal District, Geography and Natural Resources, 2014, vol. 35, no. 35, p. 222-228, DOI: 10.1134/S1875372814030044.

21. Georgiadi A.G., Koronkevich N.I., Barabanova E.A., Kashu-tina E.A., Milyukova I.P. Contribution of climatic and anthropogenic factors to changes in the flow of large rivers of the Russian plain and Siberia // Doklady Earth Sciences, 2019, vol. 488, no. 2, p. 1211-1216, DOI: 10.1134/S1028334X19100106.

22. Guidigan M.L.G., Sanou C.L., Ragatoa D.S., Fafa C.O., Mishra V.N. Assessing Land Use / Land Cover Dynamic and Its Impact in Benin Republic Using Land Change Model and CCI-LC Products, Earth Systems and Environment, 2019, vol. 3, no. 1, p. 127-137.

23. Hua T., Zhao W., Liu Y., Wang S., Yang S. Spatial Consistency Assessments for Global Land-Cover Datasets: A Comparison among GLC2000, CCI LC, MCD12, GLOBCOVER and GLCNMO, Remote Sensing, 2018, vol. 10, no. 11, p. 1846.

24. James R.A., Hardy E.E., Roach J.T., Witmer R.E. A land use and land cover classification system for use with remote sensor data, Washington, United states government printing office, 1976, 34 p.

25. Koronkevich N.I., Barabanova E.A., Georgiadi A.G., Dolgov S.V., Zaitseva I.S., Kashutina E.A. Assessing the anthropogenic impact on the water resources of Russia, Herald of the Russian Academy of Sciences, 2019, vol. 89, no. 3, p. 287-297, DOI: 10.1134/S1019331619030067.

26. Kuchment L.S., Gel'fan A.N., Demidov V.N., Romanov P.Y. The use of satellite information for precomputing the snowmelt runoff hydrograph, Russian Meteorology and Hydrology, 2011, vol. 36, no. 9, p. 630-637, DOI: 10.3103/S1068373911090093.

27. Li W., MacBean N., Ciais P., Defourny P., Lamarche C., Bontemps S., Houghton R.A., Peng S. Gross and net land cover changes in the main plant functional types derived from the annual ESA CCI land cover maps (1992-2015), Earth System Science Data, 2018, vol. 10, p. 219-234.

28. Osei M.A., Amekudzi L.K., Wemegah D.D., Preko K., Gyawu E.S., Obiri-Danso K. The impact of climate and land-use changes on the hydrological processes of Owabi catchment from SWAT analysis, Journal of Hydrology: Regional Studies, 2019, vol. 25, p. 100620.

29. База данных муниципальных образований. URL: https://www.gks.ru/dbscripts/munst/ (дата обращения 15.09.2020).

30. Схема комплексного использования и охраны водных объектов бассейна реки Дон. Кн. 1: Общая характеристика речного бассейна. URL: http://www.donbvu.ru/activities/use_and_protection_don/ (дата обращения 15.09.2020).

31. Land Cover CCI roduct User Guide Version 2. Tech. Rep., ESA, 2017, URL: http://maps.elie.ucl.ac.be/CCI/viewer/download/ESACCI-LC-Ph2-PUGv2_2.0.pdf (дата обращения 15.09.2020).

32. Численность населения Российской Федерации по муниципальным образованиям на 01.01.2018. Федеральная служба государственной статистики. URL: https://gks.ru/compendium/document/13282?print=1 (дата обращения 15.09.2020).

33. USGS Land Cover Classification System, URL: https://swat.tamu.edu/media/116400/ea_landuse.zip (дата обращения 15.09.2020).