Краткий план полевого географического исследования малой реки для оценки состояния водосбора и антропогенной нагрузки.
1. Цели и зона исследования
- Чётко сформулировать цели (качество воды, эрония, источники загрязнений, нагрузка).
- Очертить границы водосбора и выбрать контрольные участки — верховье, среднее течение, устье, места впадения притоков и потенциальные источники стока (сельхозугодья, поселения, дороги).
2. Дизайн выборки
- Число стационаров: примерно $5÷12$ по ходу реки (включая притоки и точки сточных вод).
- Временной охват: не менее $1$ года для сезонности; интенсивная съёмка при паводках/ливнях.
- Частота отбора: базовые пробы — еженедельно/ежемесячно; при шторме — каждые часы/дни (автосборщики).
3. Гидрологические данные и методы
- Поток/расход: штатные лотки, потокомер (электромагнитный/пропеллерный), профили скорости; при отсутствии — метод плавающей плотности/течении для оценок. Запись уровней (логгеры) для гидрографов.
- Осадки и климат: метеостанция/локальные метеоданные.
- Формулы: мгновенная нагрузка загрязнителя $\text{Load}(t)=Q(t)\cdot C(t)$; годовая суммарная нагрузка ${\text{Load}}_{\mathrm{yr}}={\int }_{t_0}^{t_1}Q(t)C(t)dt$.
- Взвешенные осадки/прибавки: рассчитать сухой/мокрый сток.
4. Химический и биологический мониторинг воды
- Параметры in-situ: температура, pH, ОВП, электропроводность, растворённый кислород, турбидность.
- Лабораторные пробы: общий и растворимый фосфор, нитраты/аммоний, BOD/COD, хлориды, тяжёлые металлы, нефтепродукты, калий, органические загрязнители, патогены (колиформы).
- Отбор проб: стандартизованный объём, консервация и протоколы.
- Точность/калибровка приборов и QA/QC контроль.
5. Почвенные и ландшафтные данные
- Почвенные профили/отборы: текстура, содержание органики, агрегатная устойчивость, плотность, пористость, степень уплотнения, фильтрационная способность.
- Оценка эрозионной активности почв: полевая классификация, шкала потери почвы.
- Наземная растительность: покров, типы землепользования, корневое переплетение.
6. Картографирование и геодезические методы
- Делинеация водосбора и анализ DEM: снять цифровую модель рельефа (UAV/RTK-GPS/LiDAR), рассчитать уклоны, потоки стока, точки накопления.
- Картирование эрозии: фото, привязка GPS, аэросъёмка/дроны, фотограмметрия; повторные съёмки для определения темпов эрозии.
- Инструменты: GIS для пространственного анализа, покрытий (LULC), буферов, моделирования источников.
7. Оценка эрозии и седиментации
- Отбор донных и прибрежных отложений: зерновой состав, массовая доля органики, концентрация загрязнителей.
- Полевые методы: эрозионные штифты/штырьки, седиментационные ловушки, профили берегов, повторные съемки.
- Моделирование переноса наносов (основные уравнения гидравлики/седиментации; HEC-RAS, SWAT и т.п.).
8. Антропогенная нагрузка и источники
- Инвентаризация точечных и диффузных источников: сточные воды, сельхозсбросы, дороги, карьеры.
- Массовые нагрузки: вычислить по формулам $\text{Load}=\sum Q_i{C}_i$ для точек и интегрировать для диффузных стоков.
- Социально-экономические данные: интенсивность землепользования, плотность населения, инфраструктура.
9. Статистический и пространственный анализ
- Описательная статистика: медианы, квартили, дисперсии.
- Тренды и изменения: тест Манна–Кендала, оценка наклона Сена.
- Корреляции и регрессии: связь концентраций с Q, LULC, уклоном; множественная регрессия.
- Многомерные методы: PCA/FA для выделения источников загрязнений, кластерный анализ для группирования участков.
- Расчёт погрешностей и чувствительности: доверительные интервалы, бутстрэп, Монте-Карло при моделях.
10. Интерпретация и рекомендации
- Оценка состояния водосбора по интегральным показателям (качество воды, эрозия, нагрузка).
- Идентификация ключевых источников и участков риска.
- Практические меры: полосы отвода, берегоукрепление, агролесомелиорация, фильтрационные полосы, улучшение очистки стоков.
11. Отчётность и мониторинг
- Формат отчёта: карты, временные ряды, таблицы параметров, выводы.
- План долгосрочного мониторинга: ключевые точки, частота наблюдений, критерии триггера для мер.
Кратко о приоритетных инструментах: потокомер/логгеры, турбидиметр, спектрофотометр/ИЧ для нутриентов, автосборщики, GPS/RTK, UAV/фотограмметрия, почвенные датчики, GIS и статистические пакеты (R/Python).