Оптимізація геодезичного моніторингу рівнів води на території Шацького національного природного парку

Abstract

Дисертація присвячена моніторингу рівнів поверхневих, ґрунтових та напірних вод на території Шацького національного природного парку та оптимізації для цього геодезичної мережі. З метою оптимізації створеної висотної геодезичної мережі на території ШНПП проведено експериментальні дослідження різних методів нівелювання. Для економії часу та ресурсів розроблено та запропоновано методику оптимізації висотної геодезичної мережі, критеріями якої є точність та мінімальний час виконання польових робіт. Для дослідження динаміки зміни рівня води cконструйовано мобільний водомірний пост, перевагами якого є мобільність та низька собівартість, та запропоновано методику виміру рівня води за допомогою нього, яка дозволяє підвищити точність вимірювання рівня води до 1 мм. Встановлено закономірності взаємозв’язку динаміки зміни рівнів поверхневих, ґрунтових та напірних вод, які приведено до Державної системи висот за період з 2016 по 2017 р. Досліджено взаємозв’язок між багаторічними, сезонними коливаннями рівня води та метеорологічними факторами. Встановлено закономірності взаємозв’язку сонячної активності та багаторічної динаміки зміни рівня води озера Світязь за період 1985-2017 рр. Розроблено математичну модель зміни рівня води в озері Світязь протягом 1985-2017 років, яка надає можливість прогнозувати зміну цього рівня на найближчих 10 років. Диссертация посвящена мониторингу уровней поверхностных, грунтовых и глубинных вод на территории Шацкого национального природного парка и оптимизации для этого геодезической сети. С целью оптимизации созданной высотно-геодезической сети на территории ШНПП, проведены экспериментальные исследования различных методов нивелирования. Для экономии времени и ресурсов разработана и предложена методика оптимизации высотной геодезической сети, критериями которой являются точность и минимальное время выполнения полевых работ. Для исследования динамики изменения уровня воды cконструирован мобильный водомерный пост, преимуществами которого является мобильность и низкая себестоимость, и предложена методика измерения уровня воды, которая позволяет повысить точность измерения уровня воды до 1 мм. Установлены закономерности взаимосвязи динамики изменения уровней поверхностных, грунтовых и глубинных вод, привязанных к Государственной системе высот за период с 2016 по 2017 гг. Исследована взаимосвязь между многолетними, сезонными колебаниями уровня воды и метеорологическими факторами. Установлены закономерности взаимосвязи солнечной активности и многолетней динамики изменения уровня воды озера Свитязь за период 1985-2017 гг. Разработана математическая модель изменения уровня воды озера Свитязь на протяжении 1985-2017 годов, которая позволяет прогнозировать изменение этого уровня на ближайшие 10 лет. The thesis is devoted to the monitoring of the levels of surface, subterranean and pressure water on the territory of Shatsk national nature park (SNNP) and the optimization of the methods of creating the geodetic network for this purpose. The leveling network on the territory of SNNP containing 3 polygons has been created. On the levelling polygon, different levelling methods were approved: double-ended geometric «forward-back» levelling, non-simultaneous reciprocal trigonometric levelling above different underlying surface and GNSS measurements. It has been shown that among all approved methods only following ones meet the accuracy requirements of the III class: non-simultaneous reciprocal trigonometric levelling and leveling «from inside», double-ended geometric «forward-back» levelling, as well as the GNSS method. For increasing the accuracy of the trigonometric levelling above water surfaces, the formulae for determining the extent of fluctuations of zenith distances during the reciprocal observations were obtained. For saving time and resources, the technique of the optimization of levelling geodetic network has been developed and proposed. Its main criteria are the accuracy and minimum time of conducting field operations. For the investigation of the dynamic of changing the water levels on the lakes of SNNP, during the period of years 2016 and 2017, temporary hydrometric stations were equipped on 9 lakes: Pisochne, Moshne, Krymne, Peremut, Somenets, Сhorne Velyke, Lutsymer, Pulemetske and Ostrivjanske. The mobile hydrometric station was designed and constructed, whose advantages are mobility and low cost, and the technique of measuring the water level with the use of this station was proposed, which enables increasing the accuracy of measuring the water level up to 1 mm. The construction of the mobile hydrometric station is a universal means for the transferring elevations from the main benchmark to the construction by different leveling techniques. The regularities of interconnection of the dynamics of changes of surface, subterranean and pressure water, included into the single State system of heights for the period from 2016 to 2017, were determined. The interconnection between perennial, season deviations of the water level and such meteorological factors as temperature, air humidity and amount of precipitations was investigated. The regularities of the interconnection between the Sun activity and perennial dynamics of changes of the water level of the Svitiaz lake for the period from 1985 to 2017 were determined. The perennial dynamics of the changes of water levels on the Svitiaz lake during the period from 1985 to 2017 was analyzed, and on the basis of this analysis the cycle of 11 years of water level changes was determined, which approximately coincides with the Sun activity cycles. It has also been revealed, that the terms of conducted monitoring of the cycle of water level changes coincides with the end of the cycle of the water level change (decrease) and the beginning of a new one. The mathematical model of the changes of the water level in the Svitiaz lake during the period from 1985 to 2017 was developed, which enables predicting the change of this level for the next 10 years. According to the results of investigation, it has been determined that with the use of this model it can be possible to describe the change of the water level in the Svitiaz lake during the period from 1985 to 2017 with the accuracy not exceeding 20-25% from maximum value of the amplitude of the perennial fluctuations of the water level.