МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ и экологии РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет)

Р

РЕКОМЕНДАЦИИ    52.08.874-

2018

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАРТОГРАФИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Санкт-Петербург

Предисловие

1    РАЗРАБОТАНЫ Федеральным государственным бюджетным учреждением «Государственный гидрологический институт» (ФГБУ «ГГИ») Росгидромета

2    РАЗРАБОТЧИКИ Е.В. Орлова, канд. техн. наук (ответственный исполнитель); Н.Н. Бобровицкая, д-р геогр. наук (ответственный исполнитель); В.В. Бородулин, канд. геогр. наук; М.В. Гладкова; В.Н. Кузнецов; О.П. Дидик

3    ОДОБРЕНЫ решением методической комиссии ФГБУ «ГГИ», протокол от 22.12.2016, №3

4    СОГЛАСОВАНЫ с Управлением наблюдательной сети и гидрометобеспечения (УНСГ) Росгидромета, с Федеральным государственным бюджетным учреждением «Научно-производственное объединение «Тайфун» Росгидромета (ФГБУ «НПО Тайфун»)

5    УТВЕРЖДЕНЫ Руководителем Росгидромета_ _2018    г.

ВВЕДЕНЫ ВДЕЙСТВИЕ Приказом Росгидромета от__

2018 г. №_

6    ЗАРЕГИСТРИРОВАНЫ ФГБУ «НПО «Тайфун» от _

_2018 г. за номером Р 52.08.874 -2018

7    ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

8 СРОК ПРОВЕРКИ 2024 год

4 Общие положения

4.1 Классификация гидрографических характеристик

Состав необходимых гидрографических характеристик для гидрологических исследований и расчетов определен в нормативной документации:    СП    33-101,    СП 47.13330,    СП-11-103    и согласно

стандарту организации [2].

Гидрографические характеристики определяются как совокупность морфометрических и морфологических характеристик водных объектов и их водосборов, дающих достаточно полное представление о характере, форме, размерах, протяженности водных объектов и некоторых физико-географических особенностях их водосборов [1].

Морфометрические характеристики представляют собой количественные показатели водных объектов и водосборов, а морфологические - качественно-количественные показатели строения поверхности водосборов.

Морфометрические характеристики в настоящих рекомендациях подразделяются на три группы:

-    морфометрические характеристики водотоков дают

представление о размерах, форме, уклонах различных водотоков К ним относятся:    длина, гидрографическая длина, средний и

средневзвешенный уклон, извилистость, продольный и поперечные профили;

-    морфометрические характеристики водоемов характеризуют вид, форму, высотное положение, размеры ложа водоемов и объемы воды в них. К ним относятся: площадь водоема, уровень воды, НПУ и УМО водохранилища, средняя глубина, максимальная глубина, объем

озера или объем водохранилища, длина, максимальная ширина, батиграфическая и объемная кривые водоема;

- морфометрические характеристики водосборов дают представление о форме, размерах и пространственном положении водосбора. К этим характеристикам относятся: площадь, средняя высота, средний уклон склонов, густота речной и русловой сети, площадь замкнутых впадин, координаты центра тяжести.

Морфологические характеристики водосборов используются для учета влияния физико-географических особенностей строения подстилающей поверхности и почвогрунтов водосбора на водный режим водотоков и водоемов. К ним относятся: относительная и средневзвешенная озерность, количество и суммарная площадь естественных сточных и бессточных водоемов, заболоченность, распаханность, лесистость, оледененность, урбанизированность, закарстованность, характеристика рельефа, характер почво-грунтов водосбора, средняя глубина залегания уровня грунтовых вод, характеристика зарегулированности речной системы искусственными водоемами.

Гидрографические характеристики определяются по топографическим картам крупного масштаба, аэрофотоматериалам и космическим снимкам путем проведения специальных картографических работ.

4.2 Морфометрические характеристики

4.2.1    Морфометрические характеристики водотоков

4.2.1.1    Гидрографическая длина водотока представляет собой наибольшую протяженность основного русла водотока (системы

водотоков), измеряемая от истока притока, составляющего с основным водотоком наибольшую длину.

4.2.1.2    Средневзвешенный уклон водотока представляет собой условный выровненный уклон ломаного профиля, эквивалентный сумме частных средних уклонов профиля водотока.

Средневзвешенный уклон определяют только для незарегулированных водотоков, а также для участков рек, расположенных в нижних бьефах водохранилищ согласно СП 33-101.

4.2.1.3    В ряде случаев определяют:

-средний уклон русла реки, представляющий собой отношение превышения истока над устьем, определяемого по разности высотных отметок, к соответствующей длине водотока;

-    длину участков канализированных рек, представляющую собой сумму длин всех каналов и канав;

-    продольный профиль водотока - изображенный на графике продольный, вертикальный разрез русла по линии фарватера (наибольших глубин) или по его средней линии с обозначением высотного положения свободной поверхности в межень или половодье, линии дна, иногда высоты берегов, уклонов, километража и других характеристик русла;

-    поперечный профиль водотока изображенный на графике поперечный разрез русла по линии, перпендикулярной водотоку, характеризующий форму и уклоны дна и берегов, с обозначением высотного положения водной поверхности в межень или половодье, линии дна. иногда высоты берегов, уклонов и других характеристик русла;

- извилистость водотока, представляющую собой отношение длины водотока к прямой, соединяющей ее исток и устье (или конечные точки участка), характеризующее степень криволинейности русла.

4.2.2 Морфометрические характеристики водоемов

4.2.2.1    Площадь водоема - площадь водной поверхности водоема, ограниченная его береговой линией.

4.2.2.2    Уровень воды - высота поверхности воды в водном объекте над условной горизонтальной плоскостью сравнения.

4.2.2.3    Объем озера - количество воды в озере при определенном уровне.

4.2.2.4    Средняя глубина водоема - среднее вертикальное расстояние от поверхности воды до дна, определяемое отношением объема воды в водоеме к его площади.

4.2.2.5    Максимальная глубина водоема - наибольшее вертикальное расстояние от уровенной поверхности водоема до дна.

4.2.2.6    Длина водоема - протяженность водоема вдоль его осевой линии.

4.2.2.7    Максимальная ширина водоема - наибольшее расстояние между противоположными берегами водоема, измеряемое перпендикулярно осевой линии водоема.

4.2.2.8    НПУ водохранилища - наивысший уровень водной поверхности верхнего бьефа в нормальных условиях эксплуатации водохранилища.

4.2.2.9    Объем водохранилища полный - количество воды в водохранилище при нормальном подпорном уровне.

4.2.2.10    Объем водохранилища мертвый - объем воды, не используемый в нормальных условиях эксплуатации и не применяемый для регулирования стока.

4.2.2.11    УМО водохранилища - уровень воды, отвечающий мертвому объему. При транспортном использовании водохранилища соответствует низшему навигационному уровню воды, при котором возможно судовождение.

4.2.2.12    ФПУ водохранилища - подъемный уровень воды выше нормального, временно допускаемый в верхнем бьефе в чрезвычайных условиях эксплуатации гидротехнических сооружений.

4.2.2.13    Форсированный объем водохранилища - объем воды между ФПУ и НПУ.

4.2.2.14    Батиграфическая кривая - кривая зависимости площади водоема от глубины или высотных отметок, соответствующих различным уровням наполнения водоема.

4.2.2.15    Объемная кривая - кривая зависимости объема водоема от глубины или высотных отметок, соответствующих различным уровням наполнения водоема.

4.2.3 Морфометрические характеристики водосборов

4.2.3.1    Площадь водосбора площадь части земной поверхности и толщи почвогрунтов, ограниченная водораздельной линией, с которой вода поступает в данный водный объект.

4.2.3.2    Средняя высота водосбора над уровнем моря.

4.2.3.3    Средняя ширина водосбора - отношение площади водосбора к его максимальной длине.

4.2.3.4    Площадь замкнутых впадин - часть поверхности водосбора, представляющая собой суммарную площадь замкнутых бессточных понижений земной поверхности.

4.2.3.5    Центр тяжести речного водосбора - точка на карте с координатами х, у, являющаяся геометрическим центром водосбора.

4.2.3.6    Для малых рек (площадью водосбора менее 200 км²) и временных водотоков согласно СП 33-101 рекомендуется определять дополнительно следующие морфометрические характеристики:

-    средний уклон склонов водосбора, который вычисляют по картам или планам в горизонталях по направлению наибольшего уклона склонов как среднее арифметическое из нескольких (5-10) определений;

-    густоту речной сети водосбора, которую вычисляют как отношение суммарной длины всех водотоков (реки, каналы, канавы) на водосборе к общей площади водосбора;

-    густоту русловой сети, которую вычисляют как отношение суммарной длины речных долин, сухих русел, оврагов, балок и логов к общей площади водосбора;

-тип ручейковой сети на склонах - по материалам аэрофото съемок масштаба 1:10 000 и крупнее, по космическим снимкам высокого разрешения (до 2 м), по видео и фото материалам, полученным с использованием БПЛА, или по данным полевых обследований.

4.3 Морфологические характеристики

4.3.1    Относительная лесистость водосбора определяется в процентах от общей площади водосбора (лес и кустарники на проходимых болотах в лесные угодья не включают).

4.3.2    Относительная заболоченность водосбора вычисляется в процентах от общей площади водосбора с разделением болот на верховые и низинные.

4.3.3    Относительная озерность водосбора определяется в процентах, как отношение суммы площадей всех озер, расположенных на водосборе, к общей площади водосбора.

Средневзвешенная озерность для непроточных озер определяется в процентах от общей площади водосбора с учетом расположения озер на водосборе.

4.3.4    Закарстованность водосбора определяется в процентах, как отношение закарстованной площади водосбора ко всей его площади.

4.3.5    Относительная распаханность водосбора определяется в процентах, как отношение площади распаханных земель под сельскохозяйственные культуры на водосборе ко всей его площади.

4.3.6    Характеристика типа почвогрунтов, слагающих поверхность водосбора, определяется по почвенным картам с учетом пяти основных групп почвогрунтов по механическому составу: глинистые, суглинистые, песчаные, супесчаные и каменистые.

4.3.7    Средняя глубина залегания уровня грунтовых вод (первого водоносного горизонта) определяется по гидрогеологическим картам.

4.3.8    Характеристика зарегулированности речной системы искусственными водоемами (количество, расположение и регулирующие емкости) вычисляется в процентах по соотношению площади зарегулированной к общей площади водосбора.

4.3.9    Характеристика рельефа принимается по определению:

-    равнинный относительное колебание высот в пределах водосбора менее 200 м;

-    горный - относительное колебание высот на водосборе более 200 м.

4.3.10    В случае значительной застройки или наличия ледников на водосборе дополнительно рекомендуется определять следующие характеристики:

-    урбанизированное^ водосбора, которую вычисляют в процентах, как отношение суммы площадей, занятых населенными пунктами, объектами промышленного, сельскохозяйственного и дорожного строительства, расположенных на водосборе, к общей площади водосбора:

-    оледененность водосбора, которую вычисляют в процентах, как отношение суммы площадей всех многолетних ледников, снежников и наледей, расположенных на водосборе, к общей площади водосбора.

С дальнейшим развитием гидрологии, в частности методов гидрологических расчетов, возможны изменения в составе и количестве гидрографических характеристик.

5 Топографическая основа

5.1    Картографические материалы

5.1.1    Характеристика топографических карт

5.1.1.1    В качестве основных картографических материалов для определения гидрографических характеристик водных объектов и их водосборов рекомендуется использовать топографические карты РФ крупного масштаба (1:10 000-1:100 000), а также топографические планы местности и различные современные тематические карты (гидрогеологические, почвенные и др.) наиболее крупного масштаба [1].

5.1.1.2    Топографические карты являются общегосударственными картами. Они составляются в строгом соответствии с положениями, инструкциями и условными знаками, разработанными Росреестром. Современные крупномасштабные топографические карты характеризуются отсутствием существенных искажений за счет проекции, высокой точностью изображения всех элементов содержания, сплошным покрытием территории и поэтому могут быть использованы в качестве основы для проведения картометрических работ в гидрологических целях.

5.1.1.3    Точность получаемой с карты гидрографической информации зависит в первую очередь от масштаба, в котором составлена карта. Чем крупнее масштаб используемой карты, тем выше точность определяемых по ней гидрографических характеристик.

В требованиях к точности государственных топографических карт и государственных топографических планов [3] допускаются средние погрешности рельефа, приведенные в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Допустимые средние погрешности рельефа

Масштаб топографической карты, плана Характер местности Допустимая средняя погрешность ^ 1:2 ООО Равнинная с уклоном до 2°, открытая 0,25 h Равнинная с уклоном до 2°, открытая (при высоте сечения 0.5 м) 0,33 h Всхолмленная с уклоном от 2° до 6Л, горная в долинах, открытая Равнинная с уклоном до 2°, залесенная 0,38 h Равнинная с уклоном до 2°, залесенная (при высоте сечения 0,5 м) 0,50 h Всхолмленная с уклонами от 2е до 6е. горная в долинах, залесенная 1:10 000 Плоско-равнинная с уклоном до 1°, открытая 0,25 h Плоско-равнинная с уклоном до 1°, залесенная 0,38 h Равнинная, всхолмленная, горная и предгорная в долинах с уклоном от 1° и более, открытая 0,33 h Равнинная, всхолмленная, горная и предгорная в долинах с уклоном от 1е и более,залесенная 0,50 h 1:25 000. 1:50 000, 1:100 000 Плоско-равнинная, равнинная, всхолмленная, горная и предгорная в долинах, открытая 0,33 h Плоско-равнинная, равнинная, всхолмленная, горная и предгорная в долинах, залесенная 0,50 h h - высота сечения рельефа на карте.

Содержание

1    Область применения.......................................................... 1

2    Нормативные ссылки........................................................... 2

3    Термины, определения и сокращения................................... 3

4    Общие положения..................................................................... 5

4.1    Классификация гидрографических характеристик........... 5

4.2    Морфометрические характеристики.............................. 6

4.2.1    Морфометрические характеристики    водотоков.........    6

4.2.2    Морфометрические характеристики    водоемов..........    8

4.2.3    Морфометрические характеристики    водосборов....... g

4.3    Морфологические характеристики................................. 11

5    Топографическая основа.................................................... 13

5.1    Картографические материалы....................................... 13

5.1.1    Характеристика топографических карт..................... 13

5.1.2    Основные требования к картографическим

материалам.................................................................

5.1.3    Системы координат и высот................................... 17

5.1.4    Картографические проекции................................... 18

5.1.5    Разграфка и номенклатура топографических карт.....    19

5.1.6    Местная система координат................................... 22

5.1.7    Содержание топографических карт......................... 23

5.1.8    Масштаб картографических материалов.................. 27

5.1.9    Цифровые модели местности................................. 30

5.2    Космические снимки и аэрофотоматериалы.................... ^1

При определении гидрографических характеристик в первую очередь необходимо установить, какую точность может обеспечить топографическая карта выбранного масштаба.

Известно, что с переходом к картам более мелкого масштаба изменяются как качественные, так и количественные показатели гидрографических характеристик в результате отбора и обобщения изображаемых объектов, а, следовательно, снижается точность их определения. Так, например, за счет обобщения мелких извилин русел рек и контуров угодий сокращается их длина, а за счет отбора уменьшается количество изображаемых на карте объектов: озер, рек, отдельных участков леса, болот и других угодий. Однако использование крупномасштабных карт, обеспечивая высокую точность определяемых гидрографических характеристик, резко увеличивает объем картометрических работ. Следовательно, выбор оптимального масштаба карт, предназначаемых для определения гидрографических характеристик с требуемой точностью, является важным и ответственным подготовительным этапом картометрических работ.

5.1.1.4 При работе с картой необходимо руководствоваться условными знаками, образцами шрифтов и сокращений, действующими в период, соответствующий периоду составления и издания используемых карт, согласно руководству [1].

5.1.2 Основные требования к картографическим материалам

5.1.2.1 Используемые карты должны отображать современное состояние всех элементов содержания и, прежде всего водных объектов, их водосборов и других природных объектов местности, применяющихся для определения гидрографических характеристик.

Степень современности картографических материалов определяется, как правило, по году съемки или рекогносцировки используемой карты или картографических материалов, положенных в

6    Определение местоположения и границ гидрографических

объектов на картах и снимках.............................................

6.1    Подготовительные работы........................................

6.2    Границы водосборов................................................

6.3    Границы различных угодий.......................................

6.4    Истоки водотоков.....................................................

6.5    Устья рек................................................................

6.6    Гидрологические посты.............................................

6.7    Дешифрирование водных объектов по космическим

снимкам и аэрофотоматериалам.....................................

7    Способы определения гидрографических характеристик

водотоков и водоемов......................................................

7.1    Общие указания.....................................................

7.2    Определение морфометрических характеристик

водотоков...................................................................

7.3    Определение морфометрических характеристик

водоемов...................................................................

7.4    Определение морфометрических и морфологических

характеристик водосборов............................................

7.5    Обновление гидрографических характеристик...........

8    Традиционные методы определения гидрографических

характеристик..................................................................

9    Методы расчета гидрографических характеристик с

использованием ГИС «Панорама»......................................

9.1    Общие указания........................................................ 101

9.2    Определение гидрографических характеристик по

цифровым картам..........................................................

9.3    Определение гидрографических характеристик по

цифровым моделям местности.........................................

9.4 Комплекс гидрологических задач...........................

Приложение А (справочное) Подбор и приобретение карт и снимков.......................................................

Приложение Б (справочное) Вспомогательные таблицы......

Приложение В (рекомендуемое) Примеры определения

гидрографических характеристик...................

Библиография....................................................................

Введение

Гидрологические исследования и расчеты производятся с учетом основных гидрографических характеристик водных объектов и их водосборов.

Настоящие рекомендации предназначены для определения гидрографических характеристик водотоков, водоемов и их водосборов картографическим способом.

Разработка настоящих рекомендаций вызвана:

-    повышением требований к составу и точности определения основных гидрографических характеристик водотоков, водоемов и их водосборов по картографическим материалам в связи с совершенствованием методов гидрологических расчетов;

-    появлением цифровых топографических карт;

-    развитием современных картографических методов определения гидрографических характеристик с использованием П4С-технологии;

-    постоянным изменением гидрографических характеристик водных объектов под воздействием различных природных и антропогенных факторов.

Рекомендации разработаны в развитие «Руководства по определению гидрографических характеристик картометрическим способом», издания 1986 года [1].

В рекомендациях пересмотрены на современном уровне состав гидрографических характеристик, традиционные методы картометрических работ и рабочие таблицы к ним, дана информация по использованию цифровых карт и космических снимков, представлены методы и результаты расчета гидрографических характеристик с использованием отечественного программного обеспечения ГИС «Панорама».

В приложении к рекомендациям даны примеры определения гидрографических характеристик традиционными и современными методами.

По вопросам применения настоящих рекомендаций следует обращаться к разработчикам в лабораторию цифровой картографии ФГБУ «ГГИ» по адресу: 199053, г. Санкт-Петербург, В.О., 2-я линия, д. 23; тел. +7 (812) 323-12-49; e-mail: eorlova@ggi.nw.ru.

РЕКОМЕНДАЦИИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАРТОГРАФИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Дата введения-201_-01-01 Срок действия - до 2024-01-01

1 Область применения

1.1    Настоящие рекомендации устанавливают порядок определения гидрографических характеристик водных объектов суши и их водосборов картографическим способом по топографическим картам РФ и спутниковым снимкам.

1.2    Настоящие рекомендации предназначены для использования в гидрологических исследованиях и инженерно-гидрологических расчетах в учреждениях Росгидромета согласно СП 33-101, а также для пополнения и актуализации данных ГВР и водного кадастра РФ.

Рекомендации могут быть полезны для специалистов изыскательских, научно-исследовательских и проектных учреждений при проведении инженерно-гидрометеорологических изысканий, разработке гидрологического обоснования проектов в дорожном строительстве, гидроэнергетике, освоении полезных ископаемых и ведении мониторинга водных объектов, а также других целей в области освоения и защиты водных ресурсов.

2 Нормативные ссылки

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 19179-73 Гидрология суши. Термины и определения

ГОСТ 28441-99 Картография цифровая. Термины и определения

ГОСТ 32453-2017 Глобальная навигационная спутниковая система. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек

ГОСТ Р 51608-2000 Карты цифровые топографические. Требование к качеству

ГОСТ Р 52293-2004 Геоинформационное картографирование. Система электронных карт. Карты электронные топографические. Общие требования

ГОСТ Р 52438-2005 Географические информационные системы. Термины и определения

СП 11-103-97 Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства

СП 33-101-2003 Определение    основных    расчетных

гидрологических характеристик

СП 47.13330.2012 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96

Примечание - При пользовании настоящими рекомендациями целесообразно проверять действие ссылочных национальных стандартов - в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа РФ по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году.

Если ссылочный нормативный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящими рекомендациями следует руководствоваться замененным (измененным) нормативным документом. Если ссылочный нормативный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1    В настоящих рекомендациях применены термины по ГОСТ 19179, ГОСТ 28441, ГОСТ Р 52438, а также термины с соответствующими определениями:

3.1.1 _

атрибутивные данные: Свойства, качественные или количественные признаки пространственных объектов, представленные в цифровом виде.

[ГОСТ Р 52155 -2003, статья 4.3]

3.1.2_

геоинформационные технологии (ГИС-технологии): Совокупность приемов, способов и методов применения средств вычислительной техники, позволяющая реализовать функциональные возможности ГИС.

[ГОСТ Р 52155-2003, статья 4.1]

3.1.3_

пространственные данные: Цифровые данные о пространственных объектах, включающие сведения об их местоположении, форме и свойствах, представленные в координатно-временной системе.

[ГОСТ Р 52155-2003, статья 4.2]

3.1.4_

слой: Совокупность однотипных (одной мерности) пространственных объектов, относящихся к одной теме (классу объектов), в пределах некоторой территории и в единой системе координат.

[ГОСТ Р 52155-2003, статья 4.7]

3.2 В настоящих рекомендациях применены следующие сокращения:

- GPS - глобальная навигационная спутниковая система Соединенных Штатов Америки;

-    TIN - триангуляционная нерегулярная сеть;

-    WGS-84 - система геодезических параметров "Мировая геодезическая система" 1984 года, разработана в Соединенных Штатах Америки;

-    БПЛА-беспилотный летательный аппарат;

-    ГВР - государственный водный реестр;

-    ГГИ - государственный гидрологический институт;

-    ГИ - гидрологическая изученность

-    ГИС - географическая информационная система;

-    ГЛОНАСС - глобальная навигационная спутниковая система Российской Федерации;

-    ГСК-2011 - геодезическая система координат 2011 года;

-    ИСЗ - искусственный спутник земли;

-    ДЗЗ - дистанционное зондирование земли;

-    НПУ-нормальный подпорный уровень;

-ПЗ-90.11 - система геодезических параметров "Параметры Земли 1990 года" Российской Федерации;

-    Росгидромет - Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды;

-    Росреестр - Федеральная служба государственной регистрации, кадастра и картографии;

-    РФ - Российская Федерация;

-    СК-42 - система геодезических координат 1942 года;

-    СК-63 - система геодезических координат 1963 года;

-    СК-95 - система геодезических координат 1995 года;

-    УМО - уровень мертвого объема;

-    ФПУ-форсированный подпорный уровень.