Введение, обоснование и цель работы
Глава 1 – Обзор литературы
Глава 2 – Физико-географическое описание
2.1 – Рельеф и геологическое строение
2.3 – Климат
2.4 – Ледники и оледенение
2.5 – Криогеологические условия
2.6 – Почва и растительность
2.7 – Гидрологический режим
Глава 3 – Описание модели и используемых данных
3.1 Математическая модель формирования стока «Гидрограф»
3.2 – Данные наблюдений за стоком и уровнем
3.3 – Метеорологическая информация
3.4 – Снегомерные наблюдения
3.5 – Криогеологические наблюдения
Глава 4 – Моделирование процессов формирования стока
4.1 Схематизация и параметризация водосбора р. Мушкетова
4.2 Результаты моделирования переменных состояний водосбора р. Мушкетова
4.3 Результаты моделирования гидрографов стока р. Мушкетова
4.4 Анализ результатов
Заключение
Источники
Стратегия развития арктической зоны (АЗ) Российской Федерации [22] предусматривает широкомасштабное развитие социально-экономической инфраструктуры, позволяющей добывать, перерабатывать и транспортировать природные ресурсы Арктики. Основу программы составляет формирование восьми опорных зон, связанных Северным морским путем, и выбранных исходя из существующего административно-территориального деления, транспортных узлов и ресурсной базы, а также перспектив социально-экономического развития АЗ.
Учитывая высокую стоимость строительных проектов в Арктике, а также сопредельных территориях Сибири и Дальнего Востока, запланированная Программа развития АЗ требует научно-обоснованных методов расчета характеристик стока рек, прогноза и оценки риска наводнений для проектируемой и уже действующей промышленной и социальной инфраструктуры. Особенно актуальна данная задача в условиях изменения климата. Арктический регион претерпевает наиболее выраженные климатические изменения, которые влияют на все компоненты окружающей среды, включая водный баланс и гидрологический режим речных бассейнов.
Сложность взаимодействия процессов тепло- и влагопереноса в арктических ландшафтах обуславливают нелинейность реакции гидрологического цикла на климатические изменения, наблюдаемые в Арктике в настоящее время. Неопределенность прогнозов характера гидрологических изменений в будущем связана, в первую очередь, с неизученностью механизмов, которые приводят к наблюдаемым изменениям речного стока в арктической зоне.
Прогноз и оценка изменений гидрологических режима и характеристик стока осложняется также стремительным сокращением сети наблюдений. Несмотря на возрастающий интерес к ресурсам АЗ, она до сих пор является наименее обеспеченной данными стандартных гидрометеорологических измерений [23].
Целью выпускной квалификационной работы является адаптация распределенной детерминированной гидрологической модели «Гидрограф» к расчетам стока малых арктических рек на основе данных НИС «Мыс Баранова» (архипелаг Северная Земля).
Актуальность исследований обусловлена большой чувствительностью природной среды Арктики к вариациям климата, что создает необходимость разработок моделей природных процессов для оценки современного состояния и предсказаний их изменений в будущем.
Задачи исследования:
• Анализ данных полевых наблюдений и выявление особенностей гидрологического режима.
• Параметризация гидрологической модели «Гидрограф», верификация наборов параметров на основе данных полевых наблюдений за переменными состояниями снежного покрова, многолетнемерзлых грунтов и др. компонентами бассейнов рек.
• Моделирование гидрографов стока, оценка гидрологических характеристик и компонентов водного баланса малых арктических рек.
Реализуемые в данной работе задачи носят фундаментальный научный характер, а также имеют прикладное значение. Развитие гидрологической модели и методов ее параметризации для неохваченных стандартными гидрологическими наблюдениями районов в дальнейшем может стать основой для разработки методики расчета гидрологических характеристик в инженерно-изыскательских задачах и прогноза водных ресурсов.
Произведен расчет характеристик стока малых арктических рек на основе методов моделирования гидрологических процессов, в качестве примера была выбрана река Мушкетова.
Установлены количественные характеристики элементов водного баланса, а также выявлены закономерности в изменении этих соотношений в зависимости от физико-географических условий, так доля ледникового питания реки Мушкетова в среднем – 14%, испарения – 7%, На основе данных снегомерных наблюдений выявлена зависимость распределения твердых осадков с высотой, проведена ветровая корректировка осадков.
На основе полученных результатов будут предложены дополнения в научную программу НИС, в ближайшей перспективе – измерения стока в верховьях реки Мушкетова, непосредственно около ледника, и в верховьях реки Останцовая в границах ледникового питания, для получения фактических данных о доле ледникового стока. Для определения склонового поверхностного стока – организация мониторинга на стоковых и воднобалансовых площадках, а также на небольших временных водотоках (логах и балках), не дренирующих верховодку и подземные воды, организация наблюдения за склоновым стоком с ледников. В отдаленной перспективе – наблюдения за испарением с суши, организованные на постоянных и временных почвенно-испарительных площадках, измерения испарения со снежного покрова на снегоиспарительных площадках с помощью испарителей ГГИ-500-6.
Полученные параметры модели, уже сейчас дают возможность примерно оценить характеристики водного баланса малых арктических рек и их годовой сток, это может быть полезно про расчете баланса массы ледников и климатических исследованиях.
