Transformation processes in the river-basin system of Bystrytsia and their geoinformation-cartographic models

Abstract

Проблема оцінювання масштабів і спрямованості розвитку трансформаційних процесів, які відбуваються у річкових система і компонентах природного середовища їх басейнів під впливом широкого спектра чинників у багаторічному аспекті, залишається актуальним завданням. Це зумовлено урізноманітненням видів впливу людини і суспільства на річково-басейнові системи (РБС) та необхідністю оцінювання наслідків глобальних і регіональних змін клімату та їх впливу на режим стоку води, наносів і розчинених речовин, геоекологічний стан річково-басейнових систем. Великою мірою це стосується річково-басейнових систем Карпатського регіону, тому об’єктом дослідження вибрано річково-басейнову систему Бистриці, правобережного допливу Дністра, який розташований в Івано-Франківській області та охоплює гірські (Українські Карпати) і передгірські (Передкарпаття) ландшафти, відмінні за природно-господарськими умовами. Ця РБС типова для Карпатського регіону, тому отримані результати відображатимуть ситуацію і в інших РБС. Метою статті є кількісна оцінка масштабів і багаторічних тенденцій розвитку трансформаційних процесів у структурі річково-басейнової системи Бистриці, визначення спектра чинників, відповідальних за ці зміни, та їхніх геоекологічних наслідків і відображення отриманих результатів на серії картографічних моделей РБС. В основу виконаних досліджень покладено комплексну методику, яка поєднує: методи картометричного аналізу структури річкових систем на основі різночасових (1855, 1925, 1955, 1975, 2008 рр.) топографічних карт масштабу 1:100 000; методи аналізу стану компонентів ландшафтів (ґрунтів, лісового покриву, структури угідь тощо) та їх багаторічних змін; методи аналізу даних моніторингу змін об’єктів та розвитку процесів (стоку води, наносів, розчинених речовин у річках, прояву ерозійних, селевих, зсувних, карстових, гірничо-видобувних процесів, промислової, сільськогосподарської, лісо- і водогосподарської діяльності, скидання стічних і забору поверхневих та підземних вод тощо); методи аналізу даних ДЗЗ та геоінформаційно картографічного моделювання. У результаті виконаних досліджень розроблено концептуальну модель трансформаційних процесів у річково-басейнових системах, які відбуваються під впливом природних та антропогенних чинників, визначено параметри структури річкових систем (кількість річок різних рангів, їх довжини, загальний ранг РБС на кожному “часовому зрізі” її стану), масштаби розвитку трансформаційних процесів у РБС Бистриці від одного зрізу стану до наступного і за увесь досліджуваний період, виявлено та оцінено ступінь впливу природних й антропогенних чинників на ці трансформації та їхні геоекологічні наслідки. Укладено серію цифрових карт РБС Бистриці, які відображають основні підсумки проведеного дослідження. Обґрунтовано комплекс природоохоронних заходів, спрямованих на покращення геоекологічного стану річково-басейнової системи Бистриці та заходів з оптимізації природокористування.

The problem of assessing the scales and direction of the development of transformation processes that occur in river systems and components of the natural environment of their basins under the influence of a wide range of factors in the long run, remains an urgent task. This is due to the diversity of human and societal impacts on river basin systems (RBS) and the need to assess the effects of global and regional climate change and their impact on water runoff, sediments and solutes discharges, the geoecological status of river basin systems. To a large extent, this applies to the river basin systems of the Carpathian region, thus the river basin system of Bystrytsia is being selected as a study object, as well as the right-bank tributary of the Dnister, located in Ivano-Frankivsk region and covering mountain (Ukrainian Carpathians) and foothill (Precarpathian) landscapes with peculiar natural and economic conditions. This RBS is typical for the Carpathian region, so the results will also reflect the situation in other RBS. The aim of the paper is the quantitative assessment of the scales and long-term trends in the development of transformation processes in the structure of the river basin system of Bystrytsia , the exploration of the range of factors responsible for these changes and their geoecological consequences and the reflection of the results on a series of cartographic models of RBS. The performed research is based on a complex technique, which combines methods of cartometric analysis of the structure of river systems on the basis of different time (1855, 1925, 1955, 1975, 2008) topographic maps of scale 1: 100 000; methods of analysis of the state of landscape components (soils, forest cover, land structure, etc.) and their long-term changes; methods of analysis of monitoring data on changes of objects and development of processes (water, sediments, and dissolved substances of runoff in rivers, manifestation of erosion, mudflow, landslide, karst, mining processes; industrial, agricultural, forestry and water management activities, sewage discharges, surface water and groundwater intake, etc.); methods of remote sensing data analysis and geoinformation-cartographic modeling. As a result of the performed research the conceptual model of transformation processes in river basin systems which occur under the influence of natural and anthropogenic factors is developed, parameters of structure of river systems are defined (number of rivers of different orders, their length, general order of RBS on each "time slice" of its state), the scale of development of transformation processes in RBS Bystrytsia from one time slice to the next and for the whole studied period, the degree of influence of natural and anthropogenic factors on these transformations and their geoecological consequences is revealed and estimated as well. A series of digital maps of RBS Bystrytsia have been compiled, which reflect the main results of the research. A set of environmental measures aimed at improving the river and basin system of Bystrytsia and measures to optimize nature management is substantiated.