Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Диссертационная работа:

Волчек Александр Александрович. Закономерности формирования элементов водного баланса речных водосборов Беларуси в современных условиях : диссертация ... доктора географических наук : 25.00.27.- Брест, 2005.- 297 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-11/2

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ОГЛАВЛЕНИЕ 2

ВВЕДЕНИЕ 4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 8

1. МАТЕРИАЛЫ И НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ КОЛЕБА НИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВОДНОГО БАЛАНСА 13

1.1. Условия формирования водных ресурсов Беларуси 13

1.2. Источники исходной информации 16

1.3. Методика анализа однородности рядов элементов водного баланса 20

1.4. Метод оценок средних значений элементов водного баланса 22

1.5. Методика исследования пространственно-временных колебаний элементов водного баланса 25

1.6. Оценка точности расчета характеристик статистических полей 31

1.7. Методы оценки колебаний элементов водного баланса 33

1.8. Основные проблемы моделирования и прогнозирования элементов водного баланса 41

1.9. Выводы 50

2. ОЦЕНКА ЭЛЕМЕНТОВ ВОДНОГО БАЛАНСА РЕЧНЫХ ВОДОСБОРОВ БЕЛАРУСИ 52

2.1. Обоснование метода расчета суммарного испарения и адаптация его к условиям Беларуси 52

2.2. Оценка стока малых рек Беларуси при отсутствии данных наблюдений 63

2.3. Оценка устойчивости статистических характеристик временных рядов элементов водного баланса 82

2.4. Восстановление гидрометеорологических характеристик и анализ продленных временных рядов 104

2.5. Выводы 108

3. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННБІЕ КОЛЕБАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВОДНОГО БАЛАНСА И ИХ КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА 109

3.1. Оценка однородности временных рядов элементов водного баланса 109

3.2. Характеристика пространственно-временных колебаний основных элементов водного баланса Беларуси 111

3.2.1. Атмосферные осадки 117

3.2.2. Речной сток 126

3.2.3. Суммарное испарение 140

3.2.4. Почвенные влагозапасы 148

3.2.5. Баланс естественного увлажнения 153

3.3. Оценки асинхронности элементов водного баланса 157

3.4. Выводы 163

4. ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВОДНОГО БАЛАНСА И ИХ ПРИЧИНЫ 165

4.1. Количественная оценка изменения элементов водного баланса 166

4.1.1. Атмосферные осадки 167

4.1.2. Речной сток 175

4.1.3. Суммарное испарение 193

4.1.4. Почвенные влагозапасы 201

4.2. Влияние трансформации ландшафтов Полесья на водный режим 204

4.3. Изменение гидрохимического режима рек 217

4.4. Выводы 226

5. ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВОДНОГО БАЛАНСА 229

5.1. Анализ автокорреляционных функций с целью моделирования и прогнозирования многолетних колебаний элементов водного баланса 231

5.2. Анализ цикличности элементов водного баланса как основа моделирования и прогнозирования многолетних колебаний 236

5.3. Структура многолетней изменчивости стока малых рек 250

5.4. Прогнозирование годовых расходов воды рек с помощью нейронных сетей 254

5.5. Оценка изменения водного режима малых рек Полесья при различных сценариях климата будущего 256

5.6. Оценка влияния прогнозируемого глобального потепления на водные ресурсы минеральных почв Белорусского Полесья 262

5.7. Выводы 264

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 266

ЛИТЕРАТУРА 269

Приложение А Вспомогательная информация к расчетам элементов вод ного баланса 299

Приложение Б Вспомогательная информация для анализа пространственно-временных колебаний элементов водного баланса 317

Приложение В Вспомогательная информация для анализа изменений элементов водного баланса 336

Приложение Г Вспомогательная информация для прогноза изменения элементов водного баланса 370

Приложение Д Решение некоторых прикладных задач с использованием сведений о статистической структуре полей элементов водного баланса 393

Приложение Е Акты внедрения результатов исследования 420 

Введение к работе:

Главным отличием водных ресурсов от других природных ресурсов является их всеобщая потребность и непрерывная возобновляемость, что приводит к изменчивости их во времени и пространстве и усложняет разработку научно обоснованной схемы комплексного и рационального использования водных ресурсов. Все более сложными, требующими значительных затрат средств становятся вопросы обеспечения потребностей в воде, защиты вод от загрязнения и истощения, охраны природы при водохозяйственном строительстве.

В качестве критерия полноты и надежности удовлетворения требований рационального водопользования выступают складывающиеся соотношения между водными ресурсами и потреблением воды - водные и водохозяйственные балансы [380]. Они объективно отражают существующие в природе соотношения между приходом и расходом влаги, сложившейся в речных водосборах, представляют наиболее полную комплексную характеристику водных ресурсов этих водосборов. Ключевым моментом при решении уравнений водного и водохозяйственного балансов является корректное определение составляющих этого уравнения. Элементы водного баланса (ЭВБ) (речной сток, атмосферные осадки, суммарное испарение, влажность почвы и др.) обладают большой изменчивостью, как во времени, так и в пространстве, при этом их колебания отличаются значительной асинхронностью. Установление закономерностей формирования и развития природных процессов с целью их прогнозирования и управления являются основной задачей современной науки. Управление водными ресурсами является одной из важнейших практических задач в водном хозяйстве, решение которой возможно лишь на основе познания закономерностей формирования водного режима территории. В то же время ограниченность наших знаний о количественных соотношениях между элементами теплоэнергетического и водного балансов и существующих между ними связях не позволяет полностью раскрыть их природу и механизмы, а, следовательно, предусмотреть и учесть последствия в различных отраслях хозяйственной деятельности и адаптировать их к изменяющимся условиям природной и антропогенной нагрузок. Участившиеся случаи экстремальных составляющих водного баланса приводят к серьезным экономическим ущербам и даже к гибели людей. Это требует более глубокого анализа составляющих теплоэнергетического и водного балансов при проектировании водохозяйственных объектов и управлении водными ресурсами.

Интенсивное использование водных ресурсов неизбежно нарушает естественный режим территории и зачастую не в лучшую сторону. Выявление характера этих нарушений, их количественная оценка, а также прогноз поведения элементов теплоэнергетического и водного балансов необходимы для разработ ки компенсационных мероприятий и планов комплексного использования водных ресурсов.

Одной из главных водных проблем Полесья являются наводнения. Выдающееся половодье на Припяти, которое, вероятно, можно отнести к группе предельно возможных в нашу климатическую эпоху, отмечено в 1845 г. Максимальный уровень превышал нуль графика современного гидропоста у г. Мо-зыря на 675 см. При этом расход воды, рассчитанный Г. И. Швецом, оценивается в 11000 м3/с [371, 372]. Половодье 1845 г. - это уникальное гидрологическое явление весьма редкой повторяемости обеспеченностью Р=0,26% [82]. Зона периодических затоплений во время прохождения половодий и паводков при Р= 1 - 10% занимает 14,1 тыс. км2, что составляет около 6,8% всей территории Беларуси [206].

Вместе с тем, нет надежных долгосрочных прогнозов их появления, достоверных методик подсчета причиняемых ими ущербов и общепринятой концепции защиты от них [3, 5, 6,9,104, 220, 288, 317, 351 и др.].

Существует серьезная проблема управления на трансграничных реках. В связи с этим, необходима объективная оценка составляющих этого переноса, поступающих на территорию Беларуси с сопредельных государств, формирующихся на ее территории и уходящих за ее пределы. Это связано, в первую очередь, с необходимостью учета речного стока по большому количеству отдельных притоков со стороны сопредельных государств и с ограниченными гидрологическими наблюдениями непосредственно на границе. В этих условиях необходимо иметь автоматизированную систему регистрации основных характеристик паводочной волны [104]. Необходима разработка комплексной автоматизированной мониторинговой системы за гидрологическими и климатическими характеристиками для наиболее уязвимых территорий как от природных факторов, так и от антропогенных. Это требует создания международной сети мониторинга за поверхностными водами [205, 278, 286, 301, 310, 312, 338, 355 и др.].

В настоящее время степень влияния безвозвратного водопотребления и потери воды при регулировании речного стока невелики и находятся в пределах ошибки измерения. Так, в 2000 г. в бассейне Припяти эти потери были 0,60 км3/год, что составило 3,7% от речного стока и 8,6%) от стока 95% обеспеченности. Аналогична картина и по остальным рекам Беларуси.

Основное воздействие на водный режим Припяти наблюдалось в период широкомасштабных мелиорации Полесской низменности. В Полесье осушено 23%) территории, существенно преобразована гидрографическая сеть, что выразилось в изменении водного и солевого баланса, гидрологического режима рек и их пойм.

В последнее время, несмотря на снижение сброса загрязненных сточных вод и количества содержащих в них загрязняющих веществ, адекватного улуч шения качества поверхностных вод не произошло. Можно констатировать, что процесс загрязнения водных объектов приостановился, и наметились тенденции улучшении качества воды в некоторых водных объектах [235].

Серьезную экологическую опасность для природных вод оказывают разведка и разработка нефтяных месторождений, а также других полезных ископаемых. В пределах бассейна Припяти, согласно исследованиям М. М. Чере-панского [367], выявлено около 10 месторождений обводненных твердых полезных ископаемых, суммарный водоотлив из которых может составить 150 тыс. м3/сут.

Потепление климата приведет к изменению речного стока [112, 158, 242 и др.]. Это потребует адаптации водного хозяйства к изменяющимуся климату.

Водные ресурсы территориально замкнуты и едины в пределах водосборной площади, поэтому для управления ими следует использовать бассейновый подход, при котором возможно сбалансировать как количественные показатели, так и качественные аспекты водопользования в управлении [19,68, 69].

Водные проблемы Беларуси требуют немедленного решения, которое невозможно без детальной научной проработки вопросов формирования водного баланса речных водосборов Беларуси в изменяющихся естественных и антропогенных условиях. Для этого необходимо оценить трансформацию ЭВБ на текущий момент и разработать прогноз изменения водного режима территории Беларуси в связи с прогнозируемым изменением климата с целью разработки компенсирующих мероприятий для смягчения негативных последствий.

Водосборы Беларуси являются хорошими полигонами для отработки методологий и методик исследований водного режима, оценки влияния хозяйственной деятельности, прогноза изменения водных ресурсов и т. д. В тоже время Республика Беларусь является средним как по площади, так и по количеству населения европейским государством, расположенным в центральной части континента, территория страны отличается компактностью, по территории протекают крупные реки, которые являются транзитными, их эксплуатация требует выработки общих правил, требований и т. д. Поэтому методики и полученные результаты могут быть приемлемыми и для других стран лесной зоны со сходными условиями формирования теплового и водного режимов. С другой стороны, территория Беларуси имеет ряд характерных особенностей в гидрологическом отношении. Водораздел бассейнов Балтийского и Черного морей проходит по территории Беларуси, а количество протекающих рек - около 20,8 тыс., общей протяженностью 90,6 тыс. км. На юге страны расположена уникальная Полесская низменность с обширными бескрайними просторами болот, подверженная крупномасштабным водным мелиорациям и катастрофическим наводнениям на р. Припять и ее многочисленных притоках. На севере расположен не менее уникальный край - Поозерье с многочисленными озерами. При оптимальном соотношении тепла и влаги в среднемноголетнем разрезе, в отдельные годы и внутригодовые соотношения могут резко расходиться и тогда наблюдаются засухи и наводнения, дефициты почвенной влаги, угнетение экосистем. Эти и другие факторы делают Беларусь уникальной территорией в гидрологическом отношении. Исследование водного режима требует индивидуального подхода, специфических методов и методик.

Последней фундаментальной обобщающей работой по водному балансу речных водосборов Беларуси была монография А. Г. Булавко «Водный баланс речных водосборов», вышедшая в 1971 году [39]. В ней автор обобщает исследований в этой области, а также приводит результаты собственных исследований. Работа, по ряду вопросов, не потеряла своей актуальности и по настоящее время. Однако, за прошедшие более чем 30 лет, благодаря работам белорусских ученых И. В. Войтова, Г. В. Васильченко, М. Г. Голченко, А. М. Гречко, В. В. Дрозда, П. И. Закржевского, М. Ю. Калинина, А. Н. Колобаева, А. В. Кудель-ского, И. М. Лившица, А. П. Лихацевича, П. С. Лопух, Э. И. Михневича, Н. А. Мишустина, А. М. Пеньковской, В. Н. Плужникова, В. П. Рогуновича, В. С. Усенко, Б. В. Фащевского, М. М. Черепанского, В. Ф. Шебеко, В. М. Широкова и др. в области водобалансовых исследований речных водосборов Беларуси, накопилось много нового материала. При этом увеличились ряды наблюдений за гидрометеорологическими элементами, разработаны новые методы и методики, далеко шагнула вычислительная техника, что позволило применить совершенно новые подходы, предложено много интересных идей и концепций, возросли антропогенные нагрузки и т. д. Все это требует анализа, обобщения и выработки новой стратегии ведения водного хозяйства.

Автор не ставил целью дать исчерпывающего и адекватного по глубине освещения всех научно-технических, физико-географических, природно-климатических и методических вопросов этой темы. По многим из них проводятся специальные исследования как в нашей стране, так и за рубежом, имеется много публикаций. Диссертация посвящена систематическому изложению исследований автора, выполненных в течение 20 летнего периода, по изучению пространственно-временных колебаний элементов водного баланса, их количественной оценке и прогнозу.

Подобные работы
Губарева Татьяна Сергеевна
Максимальный сток рек в бассейне Амура: закономерности формирования и методы расчетов
Филатова Ирина Васильевна
Изменчивость элементов водного баланса и уровня крупных озёр
Дмитрук Виталий Иосифович
Расчеты годового стока неизученных рек Забайкалья на основе учета закономерностей пространственного распределения элементов водного баланса
Сало Юрий Андреевич
Закономерности многолетних колебаний элементов водного баланса территории Карелии
Коробова Нелли Леонидовна
Закономерности формирования урбосистем в осложненных геоэкологических условиях : на примере Южного Урала
Лепёшкина Лилия Александровна
Биогеографические закономерности формирования флоры Воронежского городского округа
Сергеев Александр Владиславович
Закономерности формирования балочной сети Вятско-Камского междуречья
Жигарев Дмитрий Владимирович
Учет закономерностей формирования дождевого стока с урбанизированных территорий при защите водных объектов от загрязнения
Силин Игорь Иванович
Закономерности формирования техногенных гидрогеохимических полей в промышленных районах с радиационно-опасными объектами
Назаренко Олеся Владимировна
Закономерности формирования, распространения и антропогенного преобразования родников Ростовской области

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net