1.1. При вивченні територій із флювіальним рельєфом доцільно впроваджувати необхідні процедури дослідження, моделювання і тематичного картографування з врахуванням об’єктивно існуючих на цих територіях гідролого-геоморфологічних одиниць – водозбірних басейнів. Останні виступають як єдине функціональне ціле, у той час, коли особливості їх поверхні та процесів, що на ній відбуваються, мають досить різноманітні просторові зміст і подання.
1.2. Феномен водозбірної організації свідчить про притаманність флювіальній морфоскульптурі організаційних та самоорганізаційних властивостей. Встановлення об’єктивних критеріїв відокремлення одних від інших потребує різнобічних подальших досліджень. Однак, з’ясовано, що узяті разом, ці властивості полягають у здатності ГГСВ оптимізувати поверхневий і русловий стік через просторове впорядкування площ окремих субводозборів в межах більшого водозбірного басейну і відповідне пристосування до цього впорядкування поздовжніх профілів русел та взаємоузгодження параметрів стоку.
1.3. Процес флювіального рельєфоутворення доцільно розглядати як єдиний гідролого-геоморфологічний процес за участю рельєфу і гідрологічного стоку. Їхню взаємодію можна адекватно відображати моделлю стільникового автомата. Для такого відображення необхідно відокремлювати внутрішньосистемні зміни у флювіальному рельєфі, які зумовлюються гідролого-геоморфологічним процесом, від позасистемних змін, зумовлених зовнішніми чинниками.
Флювіальний рельєф функціонує як підсистема, що перебуває у стані сталої неврівноваженості і належить до гідролого-геоморфологічної системи водозбору – реально існуючої геосистеми, рекурентного квазітелеологічного утворення вищого текстурного рівня. В підсистемі флювіального рельєфу узгоджуються процеси енерго-масопереносу завдяки сталій єдності функціонального, топологічного і планіметричного інваріантів рельєфу, тобто завдяки внутрішній формі організації цієї підсистеми – її структурі. У цьому полягає сутність водозбірної організації флювіального рельєфу.
У випадку впровадження ортодоксального системного підходу для дослідження водозбірних басейнів, час релаксації геоморфологічної системи виявиться значно більшим, аніж відповідний період релаксації гідрологічної системи. З цього випливає, що у випадку незв’язаних досліджень систем цих двох класів, результат моделювання – флювіальна геоморфосистема – має скоріше відображати особливості взаємодії рельєфу і гідрологічного режиму водозбору в досить далекому минулому, ніж у сучасний період. Саме тому необхідно розглядати єдиний флювіальний процес і гідролого-геоморфологічну систему водозбору.
1.6. Відповідно до пп. 1.1-1.5 з емпіричного об’єкта дослідження – водозбірного басейну - має виокремлюватися дослідницький об’єкт – гідролого-геоморфологічна система водозбору.
1.7. При формуванні спеціалізованих бази географічних даних й бази знань серед усього широкого спектра ландшафтних процесів у водозбірних басейнах необхідно визначити ведучі, які могли б бути індикатором стану природного середовища водозборів. Процеси флювіального рельєфоутворення і гідрологічний режим відповідної території задовольняють подібну вимогу.
1.8. Приведення в адекватну відповідність емпіричному (водозбір) та дослідницькому (ГГСВ) об’єктам предмета дослідження (флювіальна геоморфосистема) можливо лише за умовою транзитивності останнього.
1.9. Вплив морфології поверхні річкового басейну та мережі його рельєфу на формування площинного і руслового стоку полягає в зумовленості гідрологічної гетерогенності водозбору його гетерогенністю геоморфологічною, яка підкреслює єдність басейну як цілісної гідролого-геоморфологічної сутності.
1.10. Емпірично підтверджене теоретичне припущення про наступну характерну властивість гідролого-геоморфологічних систем водозборів з мережами постійних водотоків: чим більша річкова система розглядається, тим меншою лінійністю відрізняється відгук-реакція ГГСВ цього басейну на зовнішній вплив.
1.11. Обґрунтоване поняття ефективності гідролого-геоморфологічної системи водозбору – її здатності трансформувати частину атмосферних опадів у гідрологічний стік, тобто виконувати одну з основних ландшафтних функцій водозбору.
1.12. Метою впровадження просторового гідролого-геоморфологічного аналізу є комплексне відтворення на геоінформаційній моделі водозбору морфології ФР цього басейну, його флювіальної мережі, особливостей гідрологічного режиму, а в окремих випадках - інших компонентів середовища водозбору.
1.13. Моделювання і подальше комп’ютерне картографування ГІС-об’єктів, які прив’язані до водозбору як до покриття (геореляційної моделі даних) передбачає їх впровадження з врахуванням регіональних особливостей рельєфу і гідрологічного режиму.
1.14. Знайдені співвідношення показника “фрактального коефіцієнта” DФК з масштабом подання флювіального рельєфу підтверджують існуючі відомості про занижені значення фрактальної розмірності для згладженого зрілого ерозійно-акумулятивного рельєфу, тобто – думку про його “нефрактальну сутність”. З іншого боку, одержані результати комп’ютерного моделювання дозволяють стверджувати про перспективність фрактальних досліджень молодого флювіального рельєфу.
1.15. Встановлено, що сучасні ГІС-засоби спроможні генерувати адекватні комплексні моделі водозборів (статичні і динамічні, двовимірні, і тривимірні). Розроблено і запроваджено в розробку параметри моделі флювіального рельєфу, котрі у сукупності дають змогу відображати і аналізувати його функціональний, топологічний й метричний інваріанти, анізотропію та інші властивості.
1.16. Обґрунтовані положення становлять теоретико-методологічне підґрунтя новітньої предметної галузі – геоморфологічної інформатики.
2. Методичні та емпіричні висновки:
2.1. Визначення водозбірного басейну як ГГО передбачає формалізацію опису його гідрологічної гетерогенності через параметри мережі рельєфу і формалізоване подання еволюції флювіальної поверхні, на якій відбувається гідролого-геоморфологічний процес.
2.2. Геоінформаційні моделі для відтворення гідрологічного компонента середовища водозборів мають прогнозувати: 1) регулярні витрати води у руслах та пікові витрати від весняних повеней і літніх дощових паводків, 2) глибини у зонах затоплення від повеней та паводків, 3) здатність руслового потоку до розмиву підстелюючої поверхні, 4) транспортуючу здатність руслового потоку й поверхнево-схилового стоку щодо наносів.
2.3. Результатом дослідження є статистично значущі емпіричні дані про вплив морфології поверхні і мережі рельєфу на руслові витрати від талих вод та дощових паводків. Таким чином, засобами ГІС-моделювання підтверджується вплив геоморфологічного компонента ГГСВ на функціонування всієї системи водозбору. Застосування для побудови функціональних моделей методичної послідовності ЦММ => ЦМРВ робить загальну схему моделювання значно ефективнішою.
2.4. Водозбір як просторовий об’єкт задовольняє основним вимогам щодо структуризації просторової інформації, які передбачають обов’язковість опису певних структурних рис просторових феноменів. Вказане зумовлює доцільність вибору елементарного водозбору в якості первинної комірки просторово-функціональної організації території.
2.5. Зберігання у спеціалізованій базі географічних даних різномасштабної інформації як про рельєф, так і про інші компоненти природного середовища водозбірних басейнів надає можливість відтворення в рамках компонентного моделювання, наприклад, геолого-тектонічної будови території і вивчення міграції забруднюючих речовин у субводозборах більшого басейну.
2.6. Запропонована й апробована процедура моделювання маршрутизації гідролого-геоморфологічного процесу. У цьому відношенні для відповідного послідовного відтворення морфології поверхні, площинного стоку і руслової мережі вирішуються три задачі: 1) формального опису процесу маршрутизації стоку; 2) евристичного моделювання стоку по ЦММ; 3) маршрутизації стоку по цифровій моделі рельєфу водозбору.
2.7. Порівнюючи (через визначення статистично значущої різниці) модель “рівноважного” флювіального рельєфу водозбору з візуалізованими даними первинної ЦММ, за вірогідністю відмінностей між характеристиками морфології / мережі рельєфу обох моделей можливо визначити спрямованість розвитку гідролого-геоморфологічного процесу у бік або посилення, або послаблення руслової та яружно-балкової ерозії.
2.8. Доведено, що моделювання і візуалізація в середовищі ГІС кінематичних
змін у рельєфі може здійснюватися на підставі просторово-часового аналізу та через визначення спочатку геометричних примітивів морфологічних елементів, а потім – через визначення “примітивних подій”, якими формалізуються кінематичні зміни.
3. Прикладні результати:
3.1. На підставі теоретичних і методичних розробок, які є предметом захисту дисертаційного дослідження, реалізоване авторське програмне забезпечення для моделювання і дослідження водозборів – пакет GIS-Module Ukrainian 1.5 для MS Windows.
3.2. Запропонована та апробована оригінальна методика розрахунків гідрологічної складової гідролого-геоморфологічної системи водозбору, яка базується на розподілених емпіричних моделях максимумів від стоку талих та дощових вод.
3.3. Розроблена загальна структура системи підтримки прийняття рішень для менеджменту водозбірних басейнів на підставі підходу: просторовий гідролого-геоморфологічний аналіз просторові багатоатрибутивні рішення-пропозиції / просторові багатоцільові рішення-пропозиції.
3.4. Виконане калібрування WEPP-моделі втрат ґрунту від зливової ерозії. На регіональних прикладах реалізована оригінальна методика моделювання просторового розподілу процесів водної ерозії по поверхні водозборів, що знаходяться в різних ландшафтних умовах.
3.5. Обґрунтовано і показано можливість використання ГІС-технологій для розв’язання задач, котрі узяті разом складають сучасну систему інвайронментального менеджменту водозборів.
4. Регіональні висновки:
4.1. Визначена і перевірена дієздатність ГІС-технологій у різних природних зонах помірного поясу на об‘єктах різнорангової ієрархічної підпорядкованості та географічного місцеположення. Встановлена адекватність регіональних моделей флювіального рельєфу його дійсній природній організації.
4.2. На прикладі частини басейну р. Сіверський Донець верифікована ГІС-модель гідрографічної мережі. Доведено, що ця модель, побудована через відображення внутрішньосистемних змін у флювіальному рельєфі, адекватно подає його реальні руслову мережу і гідрологічний режим відповідного водозбору.
4.3. Для тестових річкових водозборів спостерігається добра узгодженість результатів моделювання поверхневого стоку і мінливості насиченості вологою ґрунтового шару, які передають просторову диференціацію даних водозборів на декілька класів за характеристиками зливової ерозії, що може використовуватися для прогнозування наслідків сильних злив.
