Изменения стока рек России и водного Баланса Каспийского моря под влиянием хозяйственной деятельности и глобального потепления :



  • Название:
  • Изменения стока рек России и водного Баланса Каспийского моря под влиянием хозяйственной деятельности и глобального потепления
  • Кол-во страниц:
  • 1
  • ВУЗ:
  • МГИУ
  • Год защиты:
  • 2010
  • Краткое описание:
  • Содержание
    Введение... 4

    Глава 1. Изменения годового стока основных рек под влиянием хозяйственной

    деятельности... 10

    1.1. Краткий исторический обзор... 10

    1.2. Динамика водопотребления в бассейнах основных рек страны в 1982-2000 гг. и современные изменения их годового стока... 23

    Глава 2. Восстановление естественных гидрографов стока больших рек,

    зарегулированных водохранилищами...31

    2.1. Постановка задачи... 31

    2.2. Методика исследования... 33

    2.2.1. Общий подход...33

    2.2.2. Используемые методы расчета неустановившегося движения воды в руслах...35

    2.3. Реализация методики восстановления стока на примере бассейна

    Волги... 38

    2.3.1. Подготовка исходной информации, её анализ, устранение невязок

    стока... 38

    2.3.2. Результаты восстановления стока... 43

    2.4. Ретрансформация месячных рядов стока больших рек, зарегулированных водохранилищами... 48

    Глава 3. Изменения водности рек в условиях глобального потепления... 58

    3.1. Глобальное потепление климата - происходящие изменения... 58

    3.2. Оценка гидрологических последствий потепления последних десятилетий XX столетия... 62

    3.2.1. Общий методический подход... 62

    3.2.2. Оценка современных изменений водного режима рек... 68

    3.2.3. Оценка изменений элементов гидрологического цикла по данным воднобалансовых станций... 86

    3.2.4. Особенности динамики стока больших рек страны... 95

    3.2.5. Реакция на потепление стока рек, расположенных в умеренной климатической зоне Европы... 97

    Глава 4. Методологические вопросы оценки гидрологических последствий

    возможных антропогенных изменений климата... 100

    4.1. Современные подходы к оценке климата будущего... 100

    4.2. Методы оценки влияния возможных изменений климата на речной

    сток - критический обзор... 106

    4.3. Предлагаемый методический подход к оценке влияния возможных изменений климата на водные ресурсы и водный режим... 112

    4.3.1. Общие положения... 112

    4.3.2. Воднобалансовая модель для расчетов стока при различных климатических условиях... 114

    4.3.3. Общая схема расчетов и проверка адекватности модели... 117

    Глава 5. Возможные изменения водных ресурсов и водного режима рек при

    различных климатических сценариях... 129

    5.1. Бассейн Волги... 129

    Стр.

    5.2. Бассейн Дона... 136

    5.3. Бассейн Днепра... 140

    5.4. Бассейн Лены... 145

    5.5. Оценка изменений водных ресурсов территории Русской равнины при климатическом сценарии, разработанном на основе метода палеоклиматической реконструкции... 149

    5.6. Общие выводы о вероятных в первой половине XXI столетия изменениях стока рек России... 153

    Глава 6. Оценка элементов водного баланса Каспийского моря и их

    многолетней динамики... 156

    6.1. Проблема колебаний уровня моря... 156

    6.2. Приток поверхностных вод... 162

    6.3. Приток подземных вод... 171

    6.4 Осадки... 172

    6.5. Испарение... 175

    6.6. Сток в залив Кара-Богаз-Гол... 187

    Глава 7. Причины колебаний уровня Каспийского моря... 192

    7.1. Колебания уровня в зависимости от изменений элементов водного баланса... 192

    7.2. Взаимосвязь элементов водного баланса... 201

    7.3. Влияние хозяйственной деятельности на водный баланс и изменения уровня... 207

    7.3.1. Современные изменения притока речных вод в Каспий под влиянием хозяйственной деятельности... 207

    7.3.2. Влияние хозяйственной деятельности на многолетние колебания

    уровня... 216

    Глава 8. Будущие условия и вероятностный прогноз уровня Каспийского

    моря... 219

    8.1. Общие методологические подходы к прогнозированию уровня Каспийского моря... 219

    8.2. Критический анализ результатов прогнозов (расчетов) уровня Каспия, разработанных в последние десятилетия... 224

    8.3. Сценарии будущих условий... 230

    8.3.1. Климатические сценарии...230

    8.3.2. Оценка влияния возможных антропогенных изменений климата на элементы водного баланса моря... 232

    8.3.3. Сценарии развития водопотребления в бассейне... 234

    8.4. Моделирования уровня Каспийского моря на перспективу до 2030 года. 235 8.4.1. Общие положения... 235

    8.5. Направления и задачи дальнейших исследований... 246

    Заключение... 247

    Список использованных источников... 250
    Введение



    Введение

    Актуальность работы. Надежное водообеспечение населения и отраслей экономики является необходимым условием устойчивого развития общества. При разработке стратегии в области рационального использования и охраны водных ресурсов, планировании и реализации дорогостоящих водохозяйственных мероприятий, направленных на решение проблем водообеспечения, включая оптимальное регулирование речного стока и его территориальное перераспределение, необходимо, прежде всего, иметь научно-обоснованные оценки происходящих и возможных в перспективе изменений водных ресурсов и водного режима рек под влиянием естественных и антропогенных факторов. Сложность решения этих вопросов на современном этапе развития общества в значительной мере обусловлена особенностями социально-экономических и климатических условий последних двух десятилетий XX столетия. В этот период отчетливо обозначился процесс глобального потепления климата, для умеренных широт северного полушария особенно интенсивное повышение температуры воздуха наблюдается с конца 1970-х - начала 1980-х годов. Интенсивный рост водопотребления в бассейнах основных рек страны, наблюдавшийся в 1950-х - первой половине 1970-х годов, затем сменился его стабилизацией, а с начала 1990-х годов - резким снижением.

    На фоне происходящих климатических изменений, стабилизации, а затем резкого снижения общих объемов водопотребления, в ряде регионов Российской Федерации отмечались аномальные гидрологические явления, наиболее ярким примером которых является катастрофическое повышение уровня Каспийского моря в 1978-1995 гг., приведшее к значительным затоплениям и подтоплениям прибрежных территорий и громадным экономическим ущербам.

    В связи с вышеизложенным, одной из наиболее актуальных проблем, стоящих перед гидрологами, является выявление закономерностей изменений водных ресурсов и водного режима рек в современных социально-экономических и климатических условиях, и оценка этих изменений на перспективу.

    Аналогичная проблема стоит и при исследованиях гидрологического режима внутренних водоемов страны. Здесь наиболее актуальными в настоящее время являются задачи, связанные с гидрологическим обоснованием проблемы Каспийского моря -крупнейшего замкнутого водоема мира. Для планирования и проведения мероприятий по защите прибрежных территорий Каспия от затопления и подтопления, разработки

    общей стратегии по обеспечению надежного функционирования Каспийского водохозяйственного комплекса в условиях резких колебаний уровня моря, необходимо установить роль естественных и антропогенных факторов в многолетних колебаниях уровня, их вклад в его повышение, произошедшее в 1978-1995 гг. и выполнить оценку перспективного водного баланса моря.

    Цель исследований. Целью исследований является выявление основных закономерностей динамики водных ресурсов и водного режима рек России, водного баланса Каспийского моря в современных социально-экономических и климатических условиях, и оценка возможных в перспективе их изменений при вероятных климатических сценариях будущего.

    Для достижения поставленной цели потребовалось решение ряда задач, в том числе, по - обоснованию общих методических подходов и разработке конкретных методов ретрансформации стока рек, оценки гидрологических последствий происходящего в последние десятилетия XX века потепления климата, оценки возможных в перспективе изменений водных ресурсов и водного режима рек, водного баланса Каспийского моря, а также по их реализации для выявления роли хозяйственной деятельности и климатических факторов в современных и будущих изменениях изучаемых гидрологических процессов.

    Научная новизна.

    • Выявлена существенная роль климатических факторов в формировании потерь стока под влиянием отдельных видов хозяйственной деятельности (орошаемое земледелие, водохранилища) на реках южного склона ЕТР в последние десятилетия XX века.

    • Выполнена оценка динамики водопотребления по бассейнам основных рек страны и отдельным крупным физико-географическим регионам.

    • Произведена оценка изменений годового стока крупнейших рек страны в современных социально-экономических и климатических условиях под влиянием комплекса факторов хозяйственной деятельности.

    • Разработан общий методический подход и конкретные методы ретрансформации стока рек, зарегулированных водохранилищами.

    • Выполнено восстановление месячных рядов стока больших рек России, зарегулированных водохранилищами.

    Разработан методический подход к оценке гидрологических последствий

    потепления последних десятилетий XX столетия.

    Выполнена оценка современных изменений водности рек в условиях

    происходящего потепления.

    Разработана методология по оценке возможных в перспективе изменений

    водных ресурсов и водного режима рек, основанная на использовании

    результатов анализа современных изменений водности рек под влиянием

    климатических факторов и расчетов изменений стока при различных

    сценариях изменений климата, полученных по моделям общей

    циркуляции атмосферы и на основе палеореконструкций.

    Выполнена оценка возможных изменений водных ресурсов и водного

    режима рек в бассейнах Волги, Дона, Днепра и Лены, а также в целом для

    территории Восточно-Европейской равнины при вероятных климатических

    сценариях будущего. С учетом результатов перспективных оценок

    изменений стока больших рек России, полученных отечественными и

    зарубежными учеными с использованием различных методических

    подходов и климатических сценариев, обоснован вывод об увеличении в

    ближайшие десятилетия водных ресурсов на преобладающей части страны.

    Вместе с тем, для юго-западной части Европейской территории России,

    включающей бассейн Дона и российскую часть бассейна Днепра, возможно

    уменьшение водных ресурсов.

    Выполнена уточненная оценка основных составляющих водного баланса

    Каспийского моря и произведен анализ их многолетней динамики.

    Выявлена роль естественных и антропогенных факторов в многолетней

    динамике составляющих водного баланса моря, а также причины

    повышения уровня в 1978-1995 гг.

    Обоснован и реализован сценарный подход к вероятностным расчетам

    (прогнозам) уровня Каспия на ближайшие десятилетия.

    Выполнена оценка изменений основных составляющих водного баланса

    моря при возможных климатических сценариях будущего.

    Произведен вероятностный анализ возможных в ближайшие десятилетия

    изменений уровня Каспия при различных сценариях развития

    водопотребления в его бассейне и климатических условиях, на основе

    которого получен вывод о том, что в ближайшие три десятилетия колебания уровня моря будут происходить в диапазоне от -26,0 до -30,0 м БС, при этом наиболее вероятно положение уровня к 2030 г. в пределах отметок -27,65 ¦*- -28,50 м БС.

    Предмет защиты. Предметом защиты является совокупность новых научно-обоснованных выводов об изменениях водных ресурсов и водного режима рек страны и водного баланса Каспийского моря в современных социально-экономических и климатических условиях, а также возможных их изменениях в перспективе при вероятных климатических сценариях будущего.

    Личный вклад автора. В основе диссертационной работы лежат результаты многолетних исследований, полученных автором в отделе речного стока и водохозяйственных проблем Государственного гидрологического института при выполнении НИР Росгидромета, Федеральных целевых научно-технических программ, НИР выполненных по договорам в составе схем комплексного использования и охраны водных ресурсов, а также ряда международных проектов. По всем вышеперечисленным НИР автор являлся ответственным исполнителем или научным руководителем.

    Личный вклад автора заключается в постановке задач, обосновании общей концепции и разработке конкретных методов их решения, анализе и обобщении полученных результатов, формулировках выводов и. направлений дальнейших исследований, подготовке научно-технических отчетов и научных статей. Часть результатов, которые вошли в диссертацию, получены в совместной работе с сотрудниками ГГИ, о чем в тексте диссертации имеются соответствующие ссылки.

    Практическая значимость работы. Разработанная методика восстановления естественных гидрографов стока рек, зарегулированных водохранилищами, вошла в «Методические указания по оценке влияния хозяйственной деятельности на сток средних и больших рек и восстановлению его характеристик» (1986).

    Результаты оценки изменений годового стока основных рек страны под влиянием комплекса факторов хозяйственной деятельности и восстановления стока по месячным интервалам времени, использованы при подготовке схем комплексного использования и охраны водных ресурсов СССР (1990), бассейна Азовского моря (1991), бассейна р.Волги (1992).

    Результаты исследований современных и перспективных изменений водного баланса Каспийского моря и стока р.Волги под влиянием естественных и антропогенных факторов были использованы при разработке Комплексной программы

    8

    по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в регионе Каспийского моря (КАСПАС) в 1995-1997 гг., а в последующие годы при её реализации.

    Результаты исследований по ретрансформации стока р.Волги, оценке его современных и возможных в перспективе изменений под влиянием хозяйственной деятельности и климатических факторов, были использованы при выполнении ФЦП «Возрождение Волги» (1997-1999 гг.).

    Полученные выводы о произошедших в последние десятилетия XX столетия изменениях водных ресурсов и водного режима рек России, а также уровня Каспийского моря под влиянием климатических факторов вошли в отчеты Межправительственной группы экспертов по изменению климата (1995,2001).

    Апробация работы. Все основные результаты исследований, представленные в диссертации, докладывались на сессиях Ученого совета ГГИ. Отдельные разделы работы докладывались на съездах, симпозиумах, конференциях и семинарах, важнейшими из которых являются:

    • VI Всероссийский (С-Петербург, 2004) и V Всесоюзный гидрологические съезды (Ленинград, 1986).

    • I Всероссийский конгресс работников водного хозяйства (Москва, 2003).

    • Всемирная конференция по изменению климата (Москва, 2003).

    • Научно-промышленный форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2000, 2001, 2003 гг.).

    • Научная конференция по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах - участниках СНГ, посвященная 10-летию образования Межгосударственного совета по гидрометеорологии (С-Петербург, 2002).

    • Международный конгресс ЭКВАТЭК-2002 вода: экология и технология (Москва, 2002).

    • Международный семинар «Диалог по воде и климату» (Якутск, 2002).

    • Международный семинар Каспийской Экологической программы (Алматы, 2001).

    • Сессия Ученого совета Центра международного сотрудничества по проблемам окружающей среды Российской академии наук (С.-Петербург, 1999).

    • Международная конференция «Мировые водные ресурсы на рубеже XXI века» (Париж, 1998).

    • Международный симпозиум «Расчеты речного стока» (С.-Петербург, 1995).

    • Конференция Придунайских стран (Кельхейм, 1992 ). Публикации. По теме диссертации опубликовано 52 работы.

    Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 275 стр., включая таблиц 18, 65 рисунков. Список литературы содержит 309 наименований.

    10

    Глава 1. Изменения годового стока основных рек страны под влиянием хозяйственной деятельности

    1.1. Краткий исторический обзор

    Интенсивное использование речного стока в народном хозяйстве, преобразование природных ландшафтов приводит к изменениям естественного соотношения элементов водного баланса речных водосборов и как следствие этого к нарушению гидрологического режима рек.

    Говоря об изменениях речного стока под влиянием хозяйственной деятельности, обычно имеют в виду два аспекта проблемы: изменение качества природных вод в результате их загрязнения и изменение общего количества водных ресурсов и распределения во времени и в пространстве стока рек за счет непосредственного потребления вод и преобразования условий их формирования. В настоящей главе рассматривается второй аспект проблемы, т.е. антропогенные изменения водных ресурсов в пределах речных бассейнов.

    Закономерности формирования вод суши определяются комплексом физико-географических особенностей. Любые изменения в природной среде тем или иным образом влияют на гидрологический режим водоемов, что приводит, в свою очередь, к нарушению сложившегося в течение исторического периода времени баланса водных и околоводных экологических систем. При этом, как показала практика последних десятилетий, антропогенные воздействия на окружающую среду, проводимые без учета возможного влияния на цепь экологических связей, очень часто отрицательным образом сказываются на функционировании многих отраслей народного хозяйства, экономике, жизни и деятельности населения многих регионов страны.

    Уже в конце 1920-х - начале 1930-х годов, когда еще только разрабатывались проекты крупных водохозяйственных мероприятий, отечественные ученые, сознавая возрастающую роль гидрологической науки, большое значение придавали научному обоснованию этих мероприятий. Организатор и первый директор Государственного гидрологического института В.Г.Глушков в 1932 г. писал, что «... перспективно гидрология от естественных вод должна будет перейти к водам измененным, отклонения которых от бытовых условий будут прогрессивно нарастать...» и, следовательно, в будущем «... должна изучать процессы в таких измененных ландшафтах, потому что они будут вытеснять естественные ландшафты...». Основополагающие идеи Глушкова на многие годы определили одно из важнейших

    11

    направлений деятельности гидрологов, заключающееся в развитии «гидрологии от человеческой деятельности».

    Еще в довоенные годы Д.Л.Соколовским [187], Н.М.Книповичем [108], Б.Д.Зайковым и П.С.Кузиным [90, 126] были выполнены исследования водного и солевого режимов Каспийского и Азовского морей и произведена оценка их возможных антропогенных изменений. В 1936 г. А.Д.Дубах публикацией монографии «Очерки по гидрологии болот» положит начало важнейшему разделу гидрологической науки, посвященному исследованию гидрологии болот и их влияния на сток. В дальнейшем эти исследования были продолжены К.Е.Ивановым, В.В.Романовым, А.Г.Булавко, С.И.Новиковым и др.

    В эти же годы началась практическая реализация идеи создания стоковых станций для изучения процессов формирования стока и оценки его изменений под влиянием хозяйственной деятельности. В дальнейшем стоковые станции были преобразованы в воднобалансовые станции, на которых детально изучаются все звенья гидрологического цикла.

    В 1950-х - 1960-х годах были проведены крупные экспериментальные исследования по изучению процессов формирования стока и влияния на них различных факторов хозяйственной деятельности на постоянно действующих воднобалансовых станциях ив специально организованных экспедициях в различных районах страны. Взятый в 60-х годах курс на мелиорацию земель потребовал углубленного изучения влияния орошаемого земледелия на гидрологический режим рек. Исследования по гидрологии орошаемых земель получили широкое развитие с начала 60-х годов, когда были организованы экспедиции по экспериментальному изучению водно-солевого баланса орошаемых земель в различных районах страны.

    В результате этих исследований были получены ценнейшие экспериментальные данные, необходимые для изучения влияния хозяйственной деятельности на водные ресурсы и водный режим рек, что позволило на новом качественном уровне развернуть широкий комплекс исследований по разработке методов и оценке изменений стока рек под влиянием хозяйственной деятельности. Наиболее последовательно такие исследования велись в ГГИ и ИГ РАН.

    Основное внимание в работах ИГ РАН уделялось изучению влияния сельскохозяйственного использования территорий на сток и важнейшие элементы гидрологического цикла на основе научных обобщений данных наблюдений на стоковых и воднобалансовых станциях, экспериментальных полигонах, расположенных

    12

    в различных регионах страны. Воднобалансовый метод оценки влияния антропогенных воздействий на водосборах, основы которого бьши разработаны М.И.Львовичем [134], в дальнейшем был развит и доведен до практического применения Н.И.Коронкевичем и его сотрудниками [115, 104, 116].

    Значительным этапом развития антропогенного направления в гидрологии стали исследования, проведенные в ГГИ И.А.Шикломановым по разработке методического подхода и количественной оценке изменений годового стока рек под влиянием факторов хозяйственной деятельности. Основные положения общего методического подхода заключаются в следующем [209].

    Производился комплексный статистический анализ рядов стока по всем основным рекам страны, исследовались регрессионные модели, связывающие изменения стока с изменениями естественных стокообразующих факторов. При этом в зависимости от физико-географических особенностей водосборов определялся оптимальный набор естественных предикторов. В результате были выявлены бассейны, где сток нарушен хозяйственной деятельностью, были установлены моменты этого нарушения и дана оценка изменений стока под влиянием комплекса факторов хозяйственной деятельности. Параллельно были разработаны воднобалансовые методы оценки влияния на сток отдельных видов хозяйственной деятельности:

    • Методика оценки влияния водохранилищ на сток [42,209,212];

    • Методика оценки влияния агротехнических мероприятий на сток [40];

    • Методы оценки влияния орошения на сток [196, 209];

    • Схема оценки влияния осушения на сток [157];

    • Методика оценки изменений речного стока залесенных водосборов под влиянием вырубок леса, естественного и искусственного лесовосстановления [123, 192, 193].

    В разработке этих методов приняли участие многие сотрудники ГГИ и Валдайского филиала ГГИ: В.Е.Водогрецкий, Г.М.Веретенникова, В.С.Вуглинский, О.И.Крестовский, Е.А.Леонов, Г.П.Левченко, С.В.Марунич, С.М.Новиков, С.Ф.Федоров, С.И.Харченко, К.В.Цыценко, А.Л.Шалыгин, И.А.Шикломанов и др.

    На основе обобщения результатов, полученных статистическими и воднобалансовыми методами, впервые была выполнена объективная количественная оценка динамики изменений годового стока 20 основных речных бассейнов СССР под влиянием всего комплекса и отдельных видов хозяйственной деятельности за период с 1936 по 1975 год. Основные итоги исследований, приведенные в работах [209]

    13

    показали, что на всех основных речных бассейнов страны годовой сток в устьях до войны практически оставался естественным (снижение нигде не было более 5-7%); заметное снижение стока началось после 1950-55 гг. на реках южного склона ETC и к 1975 году годовой сток всех этих рек (за исключением р.Волги) уменьшился в среднем на 17-40%. В исключительно маловодные жаркие годы абсолютное значение антропогенных уменьшений стока еще более значительно и может достигать для отдельных рек 40-60% объема естественных водных ресурсов бассейнов обеспеченностью 95%. Результаты этих исследований были обобщены применительно к бассейнам внутренних морей и природно-экономическим регионам.

    В процессе выполненных в 1970-х годах разработок также были получены новые выводы о существенном влиянии компенсационных факторов на сток рек [41, 208, 209, 228], которые полностью подтвердились при дальнейших исследованиях.

    В последующие годы работы данного направления проводились в ГГИ при непосредственном участии автора, который руководил исследованиями по следующим направлениям:

    • Унификация методов оценки антропогенных изменений стока;

    •Оценка происходящих антропогенных изменений водности рек с использованием данных наблюдений за стоком и стокообразующими факторами за последние годы, а также данных по заборам воды и её использованию в бассейнах рек, которые с 1982 г. публикуются в изданиях государственного водного кадастра;

    • Разработка методики оценки статистических характеристик годового стока рек в условиях интенсивного использования их водных ресурсов;

    • Оценка роли климатических факторов в динамике потерь стока под влиянием отдельных видов хозяйственной деятельности.

    Ниже приводятся основные итоги этих исследований.

    В 1986 году в ГГИ были подготовлены и опубликованы «Методические указания по оценке влияния хозяйственной деятельности на сток средних и больших рек и восстановлению его характеристик»[143]. Внедрение'единой методической основы в практику расчетов по оценке антропогенных изменений стока явилось существенным этапом, который подвел итоги многолетних исследований в этой области.

    В 1980-90-х гг. автором были выполнены работы по оценке происходящих изменений годового стока рек, водных ресурсов крупных регионов страны и притока во внутренние моря. Результаты этих исследований опубликованы в работах [47, 48, 50, 210, 211, 215, 216, 217, 218, 219]. Было установлено, что водные ресурсы Сырдарьи

    14

    были практически полностью исчерпаны уже в начале 1980-х годов, а сток Амударьи в устье снизился на 92%. Снижение притока Кубани в Азовское море составило во второй половине 1980-х годов примерно 6,0 км3/год или 44% от его нормы. Сток Днепра, Дона, Урала, Терека и Сулака, Куры, Или снизился на 27-31%, а Волги - на 10%. На больших реках севера ETC, Сибири, Дальнего Востока сколько-нибудь значительных изменений стока на уровень 1990 г., вызванных хозяйственной деятельностью, не произошло. Только в бассейне Оби сток уменьшился примерно на 3%, в остальных же бассейнах изменения стока не выходят за пределы 1%.

    В целом на территории бывшего СССР к началу 1990-х годов суммарный речной сток (4348 км3/год) уменьшился примерно на 142 км/год (табл. 1.1), что составляет лишь немногим более 3%. Однако, основное снижение стока за счет антропогенных факторов приходится на реки бассейнов южных морей, чьи естественные водные ресурсы составляют 540 км3/год или только 12% суммарных водных ресурсов страны, но где проживает большинство населения страны и где производится основная часть промышленной и сельскохозяйственной продукции. В бассейнах же Северного Ледовитого и Тихого океанов, где сосредоточены основные ресурсы речного стока (-84%), ввиду избытка влаги влияние относительно менее развитой

    хозяйственной деятельности практически не сказывается на количественных характеристиках водных ресурсов.

    Таблица 1.1 Снижение суммарного годового стока рек СССР (км3/год)

    Районы Годы

    1936-940 1946-1950 1956-60 1966-70 1976-80 1986-90

    Северный склон ETC 0 0 0 0 1 2

    Южный склон ETC 10 12 18 31 57 68

    Закавказье 1 2 4 6 8 9

    Средняя Азия и Казахстан 1 2 7 13 45 53

    Сибирь и Дальний Восток 2 3 5 9 14 19

    СССР 13 17 30 53 117 142

    Снижение стока южных рек СССР привело к снижению притока во внутренние водоемы (табл. 1.2), что крайне неблагоприятно сказалось на их гидрологическом

    15

    режиме. Так, приток речных вод в Аральское море в 1986-1990 гг. в результате роста орошаемых площадей и нерационального использования вод снизился до ~3 км3/год, по сравнению с возможными ~47 км /год в случае стабилизации площадей орошаемых земель в его бассейне на уровне конца 1950-х - начала 1960-х годов. Надо отметить, что падение уровня Аральского моря в результате развития орошения в его бассейне однозначно прогнозировалось еще в конце 1960-х - первой половине 1970-х гг. А.Е.Асариным и И.А.Шикломановым [18, 19, 21, 209]. Прогноз в целом оправдался, фактическое положение уровня моря находится в пределах прогнозируемых значений, хотя ближе даже не к средним, а к минимальным значениям. Все это привело к возникновению в регионе Аральского моря крупнейшей экологической катастрофы антропогенного происхождения.

    Таблица 1.2 Снижение притока речных вод во внутренние моря СССР (км /год)

    Море Естественный приток в море км3/год Годы

    1936-1940 1946-1950 1956-1960 1966-1970 1976-1980 1986-1990

    Каспийское 301 6,3 10 33 22 38 40

    Азовское 43 2,2 2,4 4,4 7,4 11 14

    Аральское 53 0,3 0,4 2,6 13 33 49 .

    Приток в Азовское море под влиянием комплекса факторов хозяйственной деятельности снизился к концу 1980-х годов на 14 км3/год или на 32%, что привело к негативным изменениям экосистемы моря и к резкому сокращению его продуктивности.

    Антропогенное изменение притока в Каспийское море на уровень 1990 г. составило 40 км3/год (13%), что по отношению к его естественной норме значительно меньше, чем соответствующие изменения притока в Аральское и Азовское моря. Вследствие этого положение уровня Каспия еще в значительной мере определяется естественными колебаниями водности впадающих в море рек и, прежде всего, Волги.

    Как было показано выше, наиболее существенное снижение годового стока под влиянием хозяйственной деятельности произошло на реках, водные ресурсы которых формируются в горных районах юга СССР (Кавказ, Средняя Азия). В целях

    16

    планирования дальнейшего использования и охраны водных ресурсов этих рек, учета текущих изменений при гидрологических расчетах и водохозяйственном проектировании возникла необходимость оценки статистических характеристик измеренных (бытовых) величин стока. В связи с этим авторам совместно с К.В.Цыценко [56] была разработана и реализована на примере низовьев Амударьи и Сырдарьи, методика оценки статистических характеристик годового стока в условиях интенсивного хозяйственного использования их водных ресурсов. Методика базируется на предположение, что на каком-то этапе должна произойти определенная стабилизация в использовании водных ресурсов, вследствие чего в бассейне должно сложиться относительное равновесие, соответствующие новому уровню хозяйственного освоения водосбора. Оптимальным было бы такое равновесие, при котором полностью удовлетворялись бы потребности в воде народного хозяйства и природоохранные требования. Правомерность предположения об относительной стабилизации стока Амударьи и Сырдарьи была подтверждена анализом зависимостей между бытовым (наблюденным) стоком по ряду створов расположенных в нижних течениях рек и естественными водными ресурсами, определенными в зоне формирования до соответствующих створов. Анализ зависимостей показал, что с начала 1960-х годов до середины 1970-х годов отмечается систематическое нарастающее отклонение точек от линии регрессии, построенной по данным наблюдений за 1932-1960 гг.. В последующие годы по этим створам наметилась достаточно устойчивая однозначная связь между наблюденным стоком и водными ресурсами. Коэффициент корреляции между стоком и водными ресурсами равен 0.85.

    Учитывая, что межгодовые изменения водных ресурсов определяются только естественными факторами, можно сказать, что построенные зависимости свидетельствуют об отсутствии в последние годы направленных антропогенных изменений стока. В связи с этим, была выполнена оценка статистических характеристик годового стока, соответствующих современному уровню хозяйственного освоения водосборов. Для этой цели был применен подход, аналогичный используемому при определении расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных наблюдений. По уравнению регрессии между наблюденным стоком и водными ресурсами по данным 1970-1990 гг., ряды годового стока были приведены к многолетнему периоду. По данным наблюденных и приведенных значений годового стока рассчитывались статистические параметры, затем строились кривые распределения и оценивались расходы воды различной обеспеченности. Таким образом

    17

    были получены основные характеристики годового стока по ряду створов нижнего и среднего течения Амударьи и Сырдарьи, соответствующие современному уровню хозяйственному освоении их водосборов. Такие же расчеты были выполнены по данным наблюдений за условно-естественным стоком (1932-1960 гг.) и его восстановленньми величинами (1961-1990 гг.). Полученные данные позволили не только дать объективную оценку изменениям норм стока в результате осуществления комплекса водохозяйственных мероприятий, но и оценить изменения его статистических характеристик, а также величин расходов воды различной обеспеченности. Расчеты показали, что в целом сток воды по сравнению с аналогичными данными до 1961 г. (т.е. по сравнению с условно-естественным стоком) в низовьях Амударьи (в створе Тюямуюн) уменьшился на 25-27 км3/год, а в низовьях Сырдарьи (в створе Чардаринской ГЭС) на 5-10 км3/год. Это привело к тому, что, например, значения стока 75%-ной обеспеченности для условно-естественного периода в настоящее время соответствуют уже значениям стока 5%-ной обеспеченности.

    При этом отмеченное выше уменьшение водности в бассейне Амударьи оказалось примерно одинаковым для характеристик стока различной обеспеченности, что свидетельствует о наличии здесь ресурсов поверхностных вод даже в маловодные годы. В бассейне Сырдарьи, наоборот, наибольшее антропогенное уменьшение стока обнаруживается при обеспеченности 5%. В исключительно маловодные годы (Р=95%), из-за дефицита водных ресурсов снижение водности реки происходит в гораздо меньших размерах.

    Интересно отметить, что, несмотря на то, что в современный период величины стока Амударьи значительно меньше соответствующих значений за условно-естественный период, дисперсия годовых расходов воды практически не изменилась. Таким образом, можно заключить, что хозяйственная деятельность в бассейне Амударьи привела к снижению стока, но не повлияла на размах его колебаний.

    Иная картина отмечается в бассейне Сырдарьи, где антропогенное снижение стока сопровождалось и значительным уменьшением его дисперсии. Это объясняется наличием в бассейне водохранилищ многолетнего регулирования.

    Таким образом, разработанная методика расширила возможности учета в гидрологических и водохозяйственных расчетах текущих изменений стока в бассейнах, где наблюдается относительная стабилизация использования водных ресурсов.

    Необходимо отметить, что аналогичный в методическом плане подход был разработан и успешно реализован на примере бассейна р.Куры Д.Я.Ратковичем [171].

    Список литературы
  • Список литературы:
  • *
  • Стоимость доставки:
  • 230.00 руб


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины