Grāvju tīkls Latvijā un tā piemērotība lielam nokrišņu daudzumam

Abstract

Lielākā daļa no Latvijā esošās ilgtermiņa ekspluatācijas infrastruktūras, kurai pieskaitāms arī grāvju tīkls, ir veidota pirms atbilstība klimata pārmaiņu izraisītām izmaiņām iekļauta plānošanas procesā. Tādēļ ir būtiski iegūt precīzus datus par grāvju tīkla stāvokli, lai spētu novērtēt tā piemērotību prognozējamiem apstākļiem un uzlabošanas pasākumu nepieciešamību. Maģistra darba mērķis ir izstrādāt metodi grāvju tīkla un caurteku identificēšanai virszemes noteces modelēšanas vajadzībām Latvijas apstākļos, izmantojot attālās izpētes datus, kā arī veikt grāvju tīkla funkcionalitātes novērtējumu ekstrēmu nokrišņu gadījumos. Pētījuma teritorija sastāv no 11 objektiem visā Latvijā, no kuriem 3 atrodas lauksaimniecības, bet 8 meža zemēs. Tajās veikta virszemes noteces tīkla identificēšana, izmantojot digitālo augstuma modeli, un grāvju tehniskā stāvokļa novērtējums. Grāvju tīklā identificētas caurteku atrašanās vietas, kuras izmantotas, lai koriģētu reljefa modeli, kā arī novērtēta šo metožu efektivitāti. Izmantojot iegūtos rezultātus, veikta hidroloģiskā modelēšana ekstrēmu nokrišņu laikā. Izstrādātā metode ļauj identificēt grāvju tīklu ar precizitāti līdz 96% lauksaimniecības zemēs, bet meža zemēs – 90 līdz 95% atkarībā no grāvju veida. Grāvju tehniskais stāvoklis novērtējams ar precizitāti R2 0,9383 un 0,9462; attiecīgi, grāvju dziļumam un platumam. Pētījumā secināts, ka grāvju tīkls izpētes objektos lauksaimniecības un meža zemēs ekstrēmu nokrišņu laikā vairumā gadījumu netiek pārslogots un esošo grāvju stāvoklis nav limitējošs faktors nokrišņu ūdens novadīšanai. Ir jāturpina pētījumi kļūdu iespēju mazināšanai un caurteku dešifrēšanas metožu pilnveidošanai.

Most of the long-term operational infrastructure in Latvia, including the drainage ditch network, has been developed before compliance with climate change is included in the planning process. It is therefore essential to obtain accurate data on the condition of the ditch network in order to be able to assess its suitability for foreseeable conditions and the need for improvement measures. The aim of the Master's thesis is to develop a method for the identification of the ditch network and culverts for the needs of surface runoff modeling in Latvian conditions, using remote sensing data, as well as to evaluate the ditch network functionality in cases of extreme precipitation rates. The study area consists of 11 objects throughout Latvia, of which 3 are located on agricultural land and 8 on forest land. Drainage ditch network has been identified using a digital elevation model and technical condition of the ditches are assessed. Using the ditch network, locations of culverts in the aim of elevation model correction, have been identified, as well as the effectiveness of these methods has been assessed. Using the obtained results, hydrological modeling during extreme precipitation was performed. The developed method allows to identify the ditch network with an accuracy of up to 96% on agricultural lands, but on forest lands - 90 to 95% depending on the type of ditches. The technical condition of the ditches can be assessed with the accuracy R2 0,9383 and 0,9462; the depth and width of the ditches, respectively. The study concludes that the ditch network in the research objects on agricultural and forest lands during extreme precipitation, in most cases, is not overloaded and the condition of the existing ditches is not a limiting factor for rainwater drainage. Further research is needed to reduce the potential for errors and to improve culvert identification methods.