ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ СОРОВЫХ ПОНИЖЕНИЙ И СОЛОНЧАКОВ В СТАВРОПОЛЬСКОМ КРАЕ

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

10. Юферев В. Г., Юферев М. В. Оценка эрозионного состояния агроландшафтов по космоснимкам // Научно-агрономический журнал. 2018. № 1 (102). С. 26-28.

11. Cherubin M. R., Chavarro-Bermeo, J. P. Agroforestry systems improve soil physical quality in northwestern Colombian Amazon // Agroforest Syst. 2019. № 93. P. 1741-1753.

12. Hillbrand A., Borelli S., Conigliaro M. Agroforestry for Landscape Restoration: Exploring the Potential of Agroforestry to Enhance the Sustainability and Resilience of Degraded Landscapes // Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome, 2017. 20 p.

13. Wilson M. H., Lovell S. T. Agroforestry-The Next Step in Sustainable and Resilient Agriculture // Sustainability. 2016. № 8. P. 574-589.

Информация об авторе

Тубалов Алексей Александрович, научный сотрудник лаборатории агротехнологий и систем земледелия в агролесоландшафтах ФНЦ агроэкологии РАН (РФ, 400062, г. Волгоград, пр-т Университетский, 97), кандидат сельскохозяйственных наук, тел. +7 (8442) 96-85-25, ORCID 0000-0002-49670449, e-mail: tubalov-a@vfanc.ru.

DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-64 GEOINFORMATION MAPPING OF SOROV DEPRESSIONS AND SALT MARSHES IN THE STAVROPOL TERRITORY

V. V. Doroshenko

Federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Centre for Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences», Volgograd

Received 29.08.2022 Submitted 02.12.2022

This work was carried out within the framework of the state task of research in the FSC of Agroecology RAS № 122020100311-3, НИР № 122020100405-9, НИР № 122020100406-6.

Summary

The article is devoted to mapping of sedimentary depressions and salt marshes using geoinformation methods and remote sensing data, including for using the data obtained in mapping and assessing desertification processes.

Abstract

Relevance. The separation of salt marshes and sors as natural formations from sand-occupied territories with similar spectral characteristics makes it possible to clarify estimates of the development of desertification processes, the intensity of which has increased in recent years in the study area. The materials obtained as a result of the work can be used in subsequent work on mapping the dynamics of desertification processes. The purpose of the study was geoinformation mapping of the sor depressions and salt marshes in the north-east of the Stavropol region on the basis of remote sensing data. An object. The Azgirsky, Levokum-sky, Neftekumsky municipal districts of the Stavropol region, located on the territory of the Tersko-Kuma lowland and the Kumo-Manych depression and the most susceptible to intensive desertification processes, were selected for mapping. Materials and methods. The decryption was carried out in a visual way using satellite images in a combination of "natural colors". When decrypting, the coastlines of existing permanent lakes are taken into account, constantly changing depending on the water level and covered with a salt crust. The relative depths are calculated using a digital relief model and the spatial orientation of the selected objects. Results and conclusions. As a result of the work, more than 5 thousand objects with a total area of about 80 thousand hectares were allocated, of which 239 objects with an area of 39 thousand hectares is attributed to permanent reservoirs of natural or artificial origin and their coastlines. Many sor depressions may be completely dried up reservoirs from the Manych Lakes group. Most of the objects have an elongated shape in the sublatitudinal direction and are not expressed in relief or have a depth of up to 2 m. Salt marshes up to 4 m high have also been identified.

Key words: Stavropol Territory, quarrels, GIS technologies, geoinformation analysis, remote sensing.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Citation. Doroshenko V. V. Geoinformation mapping of sorov depressions and salt marshes in the stavropol territory. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 4(68). 553-561 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-64.

Author's contribution. Author of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. Author of this paper have read and approved the final version submitted.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

УДК 631.47

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ СОРОВЫХ ПОНИЖЕНИЙ И СОЛОНЧАКОВ В СТАВРОПОЛЬСКОМ КРАЕ

В. В. Дорошенко, младший научный сотрудник

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», г. Волгоград

Дата поступления в редакцию 29.08.2022 Дата принятия к печати 02.12.2022

Работа выполнена в рамках государственного задания ФНЦ агроэкологии РАН НИР № 122020100311-3, НИР № 122020100405-9, НИР № 122020100406-6.

Актуальность. Отделение солончаков и соров как естественных образований от занятых песками территорий, схожих по спектральным характеристикам, позволяет уточнить оценки развития процессов опустынивания, интенсивность которых увеличилась в последние годы на территории исследования. Полученные в результате работы материалы могут быть использованы в последующих исследованиях по картографированию динамики процессов опустынивания. Целью исследования стало геоинформационное картографирование соровых понижений и солончаков на северо-востоке Ставропольского края на основе данных дистанционного зондирования Земли. Объект. Для картографирования выбраны Азгирский, Левокумский, Нефте-кумский муниципальные районы Ставропольского края, располагающиеся на территории Тер-ско-Кумской низменности и Кумо-Манычской впадины и наиболее подверженные интенсивным процессам опустынивания. Материалы и методы. Большинство соровых понижений являются полностью пересохшими водоемами из группы Манычских озер. Дешифрирование проводилось визуальным способом с использованием космических снимков в комбинации «естественные цвета». При дешифрировании учтены береговые линии существующих постоянных озер, постоянно изменяющиеся в зависимости от уровня воды и покрытые солевой коркой. Подсчитаны относительные глубины с использованием цифровой модели рельефа и пространственная ориентация выделенных объектов. Результаты и выводы. В результате работы выделено более 5 тыс. объектов общей площадью около 80 тыс. га, из них 239 объектов с площадью 39 тыс. га отнесено к постоянным водоемам естественного или искусственного происхождения и их береговым линиям. Большинство объектов имеет вытянутую в субширотном направлении форму и не выражены в рельефе или имеют глубину до 2 м. Выявлены также солончаки высотой до 4 м.

Ключевые слова: Ставропольский край, соры, ГИС-технологии, геоинформационный анализ, дистанционное зондирование.

Цитирование. Дорошенко В. В. Геоинформационное картографирование соровых понижений и солончаков в Ставропольском крае. Известия НВ АУК. 2022. 4(68). 553-561. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-64.

Авторский вклад. Автор настоящего исследования принимал непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Автор настоящей статьи ознакомился с представленным окончательным вариантом и одобрил его.

Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

554

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Введение. Соровое понижение (сор) - бессточное замкнутое понижение, которое может временно заполняться водой. Дно таких понижений обычно покрыто солевой коркой и лишено растительного покрова (рисунок 1) [4, 5].

Солончак корковый - тип почвы, засоленной в поверхностном горизонте (около 1 % водорастворимых солей) и лишенной растительного покрова. Они формируются при выпотном водном режиме и образовании котловин дефляции. На территории Тер-ско-Кумской низменности солончаки характеризуются низкой общей пористостью и пористостью аэрации, высокими значениями общей влагоемкости, малым объемом активной влаги и малой водопроницаемостью [3].

Целью исследования является картографирование солончаков и соровых понижений, определение их пространственного расположения на территории северовосточных муниципальных районов Ставропольского края.

Для проведения картографирования выбраны Азгирский, Левокумский и Нефте-кумский муниципальные районы Ставропольского края. В Левокумском и Нефтекум-ском районах в последние годы отмечены наиболее интенсивные на территории края процессы опустынивания из-за масштабных пыльных бурь на сопредельных территориях. Специализацией Азгирского района является растениеводство, в Левокумском и Нефтекумском районах распространены скотоводство и нефтедобыча. Данные районы граничат с Республикой Дагестан на востоке и Республикой Калмыкия - на севере; в прилегающих к области исследования муниципальных районах этих республик схожие физико-географические условия и имеют сопоставимое распространение соровые понижения и процессы опустынивания [2, 5, 11].

Зона исследования является относительно плоской и располагается на территории Терско-Кумской низменности и Кумо-Манычской впадины. Среднемноголетнее годовое количество осадков - 300-500 мм, что способствует периодическому заполнению соровых понижений водой [1]. Также здесь располагаются некоторые из Манычских озер - Малое соленое, Большой Довсун, Сага Бирючья, Дадынское; наиболее крупным искусственным водоемом является Чограйское водохранилище, также существует ряд искусственных водоемов, образовывающихся вблизи ирригационных каналов. Эти озера, в основном, имеют глубину до 2 м и в течение года могут пересыхать, при этом плоское дно покрывается солевой коркой и может дешифрироваться как соровое понижение [4, 5].

Рисунок 1 - Соровое понижение

555

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Важным аспектом исследования является отделение солончаков и соров от очагов опустынивания, распространенных в районе исследования. Соровые понижения, периодически заполняемые водой, в период пересыхания могут дешифрироваться как занятые песками участки. Учитывается также влияние песчаных бурь, в результате которых соровые понижения могут быть частично или полностью засыпаны песком [6-9, 12].

Результаты данной работы позволят более точно оценивать степень распространения процессов опустынивания в области, а также оценить динамику тех соров, которые были засыпаны в результате песчаных бурь.

Материалы и методы. Дешифрирование солончаков и соровых понижений проводилось визуальным способом с использованием космических снимков Sentinel-2 (пространственное разрешение 10 м). Было составлено композитное изображение в комбинации «естественные цвета», обеспечивающее достаточную контрастность для дешифрирования соровых понижений и солончаков и дифференциации их от схожих по спектральным характеристикам объектов - песков и пересыхающих водоемов (рисунок 2).

Постоянные водоемы как естественного, так и искусственного происхождения были выделены в особый класс объектов, при этом учитывались колебания уровня воды - основная граница чаши озера выделялась как побережье, поскольку четко дешифрируется по солевой корке.

Классы объектов Соровое

понижение

Береговая

линия

100 0 100 200 м

I I Водоем

Рисунок 2 - Фрагмент космоснимка Sentinel-2 от 15.07.2022. Озеро Дадынское с береговой линией

Figure 2 - Fragment of the Sentinel-2 satellite image from 07/15/2022. Dadynskoye Lake with a coastline

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Показатель глубины понижения рассчитывался по данным SRTM (пространственное разрешение 1 секунда, высотное разрешение 1 метр) как значение большинства пикселей для каждого полигона с применением зональной статистики. Также проводилось сравнение со средними высотами окружающей территории в радиусе 200 м, чтобы выявить относительную глубину.

Для определения ориентации объектов в пространстве использовано соотношение разницы широт и долгот для крайних точек каждого полигона.

Обработка растровых материалов, дешифрирование, геоинформационный анализ и формирование итоговых картографических материалов проводились в программном обеспечении «QGIS 3.4». Статистическая обработка данных проводилась в «MS Excel 2016».

Результаты и обсуждение. По результатам дешифрирования всего выделено 5360 объектов, из них 201 находится на территории Азгирского муниципального района, 4064 - на территории Левокумского муниципального района и 1096 - на территории Нефтекумского муниципального района (рисунки 3, 4). К сорам и солончакам относятся 5122 объекта общей площадью 32,8 тыс. га. Средняя площадь для одного объекта, таким образом, составляет 3,4 га.

Рисунок 3 - Распределение объектов по количеству и площадям

Figure 3 - Distribution of objects by number and area

Наиболее крупные соры располагаются в северной части зоны исследования, вблизи границы Ставропольского края с Республикой Калмыкия и реки Восточный Маныч. На данном участке располагаются также озера Манычской группы, таким образом, данные соры могут быть полностью пересохшими водоемами естественного происхождения. Значительная часть общей площади соровых понижений и солончаков

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

(21,1 тыс. га) обеспечена 52 объектами с площадью более 100 га. При этом количественно преобладают соры и солончаки площадью до 1 га (3889 шт.), занимающие площадь 613,7 га.

Рисунок 4 - Пространственное расположение солончаков, соров и водоемов Figure 4 - Spatial location of salt marshes, sores and reservoirs

Около 21 % всех соровых понижений и солончаков имеют форму, вытянутую в субмеридиональном направлении, более 16 % не имеют выраженной пространственной ориентации. Абсолютное большинство объектов (61,9 %) имеют вытянутую в субширотном направлении форму, как и распространенные в области исследования озера из группы Манычских.

Выделено также 14 естественных водоемов с площадью зеркала, значительно изменяющейся в течение года; общая площадь прибрежных территорий, относящихся к ложу водоемов и не покрытых водой большую часть года, составляет 2,6 тыс га. На схеме пространственного расположения соровых понижений, солончаков и водоемов прибрежные территории приравнены к водоемам ввиду их происхождения и конфигурации. Выделено 122 водоема искусственного происхождения общей площадью 36,4 тыс. га, к категории искусственных водоемов также отнесены значительные по площади участки прудов и орошаемых полей на границе Левокумского и Нефтекумского муниципальных районов.

В отдельный класс объектов были выделены соровые понижения и солончаки, которые были полностью или частично засыпаны песком в результате интенсивных песчаных бурь 2020 и 2021 года. Площадь соров, полностью занятых песками, составляет 577 га, частично засыпанных - 1,4 тыс. га. Они располагаются, в основном, в восточной части зоны исследования, вблизи границы Ставропольского края и Республики Дагестан, где процессы опустынивания получили наибольшее распространение в последние годы (рисунок 5).

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Левокумский район

Рисунок 5 - Взаимное расположение песков (по состоянию на 2020 год) и солончаков и соров Figure 5 - Relative position of sands (as of 2020) and salt marshes and sores

Накапливающийся в соровых понижениях песок может служить источником последующего эолового переноса песков. Также после засыпания соровых понижений на них возможно разрастание растительности в результате эолового переноса семян вплоть до возникновения полноценного фитоценоза [3, 10]. Необходим последующий мониторинг состояния засыпанных песком соровых понижений для выявления динамики выдувания песка или зарастания. При существующих условиях эолового переноса илисто-песчаного материала, содержащего семена растений, возможна мелиорация со-

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

лончаков и соровых понижении с незначительным вмешательством человека - путем создания невысоких искусственных препятствии на пути постоянных ветров. Подобный метод позволяет накапливать илисто-песчаный материал на поверхности солончака или сорового понижения, что впоследствии приведет к его трансформации и формированию сплошного слоя наносного почвенного материала [3].

Подсчет объемов песка в понижении и толщины песчаного слоя дистанционными методами затруднен и имеет неудовлетворительную точность. Для оценки толщины песчаного слоя и возможности мелиорации засыпанных полностью или частично соров и солончаков необходимы полевые данные.

Исходя из распределения полученных в результате дешифрирования объектов по высоте (таблица 1), можно разделить выделенные объекты на солончаки и соровые понижения. Из 5122 объектов 2062 объектов (70,6 %) площадью более 24 тыс. га не выделяются в рельефе, поэтому не могут быть отнесены к соровым понижениям. Относительная высота 1005 объектов общей площадью 960,7 га больше средней высоты окружающей местности, что позволяет отнести их к солончакам (все объекты имеют площадь до 5 га). Большая часть соров имеет глубину 1-2 м. Максимальная высота равняется 4 метрам, наибольшая глубина - 5 м.

Таблица 1 - Распределение соровых понижений по высоте Table 1 - Distribution of sor depressions by height

Количество

215 81,9 0,38 >1

790 878,8 1,11 1

2 026 24 531,10 12,10 0

1 490 6 622,70 4,44 -1

461 658,5 1,43 -2

114 65,9 0,58 -3

22 7 0,32 -4

3 2,1 0,7 -5

Выводы. Общая площадь солончаков и соровых понижений на северо-востоке Ставропольского края составляет 32 тыс. га. Из-за своих спектральных характеристик такие объекты оказывают влияние на результаты картографирования очагов опустынивания, поэтому результаты дешифрирования могут быть использованы для уточнения картографирования процессов опустынивания. Необходим дальнейший мониторинг тех соров и солончаков, что были занесены песком в результате песчаных бурь.

Библиографический список

1. Антонов С. А., Каторгин И. Ю. Картографирование характеристик изменения климата в Ставропольском крае // ИНТЕРКАРТО. ИНТЕРГИС. 2021. Т. 27. № 3. С. 171-182.

2. Геоинформационный анализ опустынивания северо-западного Прикаспия / К. Н. Кулик, В. И. Петров, В. Г. Юферев, Н.А. Ткаченко, С. С. Шинкаренко // Аридные экосистемы.

2020. Т. 26. № 2 (83). С. 16-24.

3. Глобальный климат и почвенный покров России: проявления засухи, меры предупреждения, борьбы, ликвидация последствий и адаптационные мероприятия (сельское и лесное хозяйство): Национальный доклад / под ред. Р.С.-Х. Эдельгериева. Москва: Издательство МБА,

2021. 700 с.

4. Пищулов С. А. Комплексная характеристика соровых понижений Северо-Западного Прикаспия (на примере Астраханской области) // Астраханский вестник экологического образования. 2013. № 2 (24). С. 123-126.

5. Пищулов С. А Соры как форма аридного рельефа // Геоморфология. 2013. № 3. С. 89-96.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

6. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Мониторинг процессов опустынивания в северозападном Прикаспии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021.С. 394.

7. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Оценка площади опустынивания на юге европейской части России в 2021 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 291-297.

8. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Последствия пыльных бурь на юге европейской части России в сентябре-октябре 2020 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 17. № 7. С. 270-275.

9. Шинкаренко С. С. Пространственно-временная динамика опустынивания на Черных землях // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 155-168.

10. Экологические аспекты формирования солончака реградированного в Терско-Кумской низменности Прикаспия / Г. Н. Гасанов, З. М. Асадулаев, Т. А. Асварова, З. У. Гасанова, К. М. Га-джиев, Р. Р. Баширов, А. С. Абдулаева, З. Н. Ахмедова, М. Р. Мусаев, Н. Р. Магомедов, А. А. Айте-миров, С. Л. Десинов // Юг России: экология, развитие. 2019. Т. 14. № 4. С. 86-97.

11. Shumova N. A. Analysis of Climatic Conditions in the Republic of Kalmykia for 19662017 // Arid Ecosystems. 2020. Vol. 10. No. 3. P. 188-193.

12. Zolotokrylin A. N., Titkova T. B. A new approach to the monitoring of desertification centers // Arid Ecosystems, 2011. Vol. 1. No. 3. P. 125-130.

Информация об авторе

Дорошенко Валерия Витальевна, младший научный сотрудник лаборатории геоинформационного моделирования и картографирования агролесоландшафтов ФНЦ агроэкологии РАН (РФ, 400062, г. Волгоград, пр-т Университетский, 97), E-mail: doroshenko-vv@vfanc.ru

DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-65 IMPROVING THE QUALITY OF CONCRETE WORKS DURING REPAIR AND RESTORATION OF THE STRUCTURES OF HYDROTECHNICAL STRUCTURES

ON RECLAIM SYSTEMS

D. S. Dubyago1, A. E. Novikov2,3, Y. A. Mazhaysky4

1 Volgograd State Agrarian University, Volgograd 2Federal State Budget Scientific Institution the All-Russian research institute of irrigated agriculture, Volgograd 3Volgograd State Technical University, Volgograd 4Meschersky branch of VNIIGiM named after A. N. Kostyakov, Ryazan

Received 30.09.2022 Submitted 14.11.2022

Summary

The article analyzes the state of hydraulic structures on reclamation systems. The influence of the polymer composition in the composition of synthetic latex, sodium carbomethylcellulose technical and its aqueous solutions used for gluing a polyethylene film to the surface of concrete on the strength properties and moisture loss of hydrotechnical concrete during its hardening in the process of caring for it is analyzed.

Abstract

Introduction. In the warm period after the completion of concrete laying during the repair of irrigation and drainage structures on drainage systems, a number of adverse factors affect its physical and mechanical properties. Therefore, the implementation of work on the care of hydraulic concrete is very important. The developed maintenance methods can be divided into two principal groups: the use of a film placed on the adjacent surface to the laid concrete mix, and the use of a film placed on the adjacent concrete mix. The methods make it possible to ensure that concrete achieves the required physical and mechanical indicators within the time required by the project, which are laid down during the manufacture of the mixture.To ensure a thorough adhesion of the film to the surface, it is fixed using a special composition of a polymer