Тема: Оценка изменений минимального стока в бассейне Верхнего Дона

Изучение минимального стока под влиянием климатических факторов является актуальной задачей. Большую востребованность имеют исследования минимального стока, так как именно его характеристики являются определяющими при проектировании гидротехнических сооружений, строительстве, эксплуатации сетей водоснабжения, развития водохозяйственных систем, проектирования линейных и площадных сооружений, а также оценке влияния климатических факторов на речной сток.
Речной сток имеет высокую чувствительность к внешним факторам проявляется прежде всего в нарушении однородности и стационарности рядов стока, что влияет на применяемые к таким рядам методы расчетов и итоговые обеспеченные характеристики.
Река Дон - одна из крупных рек в европейской части материка, проходящее расстояние в 1870 км от истока до устья по Восточно-Европейской равнине до впадения в Таганрогский залив Азовского моря. В бассейне реки, на площади в 422 000 км2, разместились 15 административных субъектов Российской Федерации и 3 области сопредельной Украины. Водные ресурсы реки используются для разнообразных целей, и, прежде всего, для сельскохозяйственного водоснабжения практически по всей длине реки, рыболовства и рыборазведения, рекреационных и иных целей, а Нижнего Дона - для заполнения искусственного водоема - Цимлянского водохранилища, речного судоходства и решения иных практических задач.
Стабильность и надежность функционирования отраслей экономики, в большем или меньшем объеме эксплуатирующие водные ресурсы, в большей степени испытывают зависимость от запасов водных ресурсов, равномерности или неравномерности объемов воды, протекающих в главной реке и ее притоках в течение года и многолетнем периоде.
Речной сток - мера водных ресурсов - многофакторный природный процесс, определяемый комплексом факторов окружающей среды, среди которых климатические факторы имеют основополагающее влияние и на формирование гидрологического режима.
В текущий период общепланетарный климатический цикл отличается ростом турбулентностью, изменчивостью. Обновляющие климатические параметры вызывают реактивные изменения в северном и южном полушариях, захватывая крупные территории, в том числе и на территории России. Масштабность современных климатических изменений и глубина ожидаемых последствий вызывают озабоченность о будущем человечества и на государственном уровне нашли отражение в ряде документов: «Климатической доктрине Российской Федерации» (2009) (Климатическая доктрина.. .2009), «Стратегии экологической безопасности России до 2025 г.» (2017) (Стратегии экологической безопасности.. .2017), «Плане мероприятий по реализации Стратегии экологической безопасности России» (План мероприятий
Купить

В данной магистерской диссертации была проведена оценка характеристик минимального стока рек бассейна Верхнего Дона и оценка влияния климатических параметров на изменение стока в период межени.
Первоначально был проведен сбор, анализ и обобщение данных гидрометрических и метеорологических наблюдений. Затем были изучены и применены методы приведения коротких рядов наблюдений к многолетнему периоду, произведена оценка неоднородности и нестационарности рядов гидрологических и метеонаблюдений, сделан расчет максимальных расходов весеннего половодья в створах гидрометрической сети с учетом неоднородности и нестационарности гидрологических рядов согласно действующим нормативным документам. Далее был проведён анализ влияния климатических и антропогенных факторов на основные характеристики минимального стока рек на примере гидрометрических постов сети Росгидромет, расположенных в бассейне Верхнего.
Автором сформулированы основные результаты, и выводы исследования:
1. Статистическая проверка смоделированных рядов минимального стока исследуемых рек показала, что согласно критерию Фишера все ряды однородны, критерию Стьюдента ряды однородны по рекам Девица - с. Девица и Тихая Сосна - г. Алексеевка, в остальных рядах однородность нарушена; ряды минимального летнего стока по критерию Фишера однородны у всех рек, по критерию Стьюдента - у рек Сосна- г. Елец, Тихая Сосна- Алексеевка, в остальных рядах однородность нарушена; в рядах зимнего минимального стока - по критерию Фишера неоднородность наблюдается только в ряду р. Тихая Сосна - г. Алексеевка, а по критерию Стьюдента однородность отмечена в рядах Девица - Девица, Сосна-Елец, Тихая Сосна- Алексеевка; неоднородность присуща рядам стока рек Битюг-г. Бобров, Красивая Меча - г. Ефремов, Хопер-Бесплемяновский. Учитывая отсутствие устойчивого тренда неоднородности в рядах стока, можно считать нарушения случайными, а, следовательно, к рядам стока могут применяться статистические методы расчета гидрологических характеристик.
2. В многолетних изменениях минимального стока рек прослеживается положительная тенденция нарастания, особенно в минимальных расходах воды зимней межени. Расходы воды летней межени также увеличиваются, но изменения статистически незначимы. При этом в годовом стоке выраженных изменений не наблюдается, что свидетельствует об отсутствии уменьшения или увеличения водных ресурсов.
3. На всех исследуемых реках Верхнего Дона установлено перераспределения стока по фазам водного режима и сезонам года: уменьшение весеннего стока (снижение стока снегового половодья), увеличение летне-осеннего стока и зимнего стока (увеличение стока межени). Сток дождевых паводков не носит выраженный характер колебаний и требует дальнейшего изучения.
4. Внутригодовое перераспределение стока показало генезис изменения абсолютных минимумов водности. Даты абсолютных минимумов летне-осенней и зимней межени сместились на более поздние сроки. Расчленение гидрографов показало тенденцию к смещению фаз гидрологического режима в сторону увеличения продолжительности зимней межени.
5. Приоритетная роль снегового питания в годовом цикле уступает место подземному питанию, что ведет к большей устойчивости водности рек в маловодный, зачастую дефицитный для водопотребителей период, и снижению гидроэкологических рисков водопользования.
6. Увеличение стока в маловодные периоды года при относительном постоянстве средних годовых расходов воды не может происходить без изменения количественных показателей весеннего половодья. В период с 2007 год по настоящее время на реках Донского бассейна наблюдается деградация половодья как фазы водного режима, наблюдаются аномалии которые проявляются как снижения продолжительности периода, а также в отдельные года была зафиксирована низкая водность.
7. Изменения характеристик минимального стока рек Донского бассейна одновременно проявляются в смещении сроков и продолжительности периода низкой водности. В настоящий момент практически на всех реках имеется тренд сдвига даты начала половодья и максимального расхода воды на более ранние сроки.
8. Исходя из высокой степени нагрузки на водные ресурсы Верхнего Дона, нужно принимать во внимание потенциальные экологические риски и для предотвращения их разрабатывать методики по более эффективному использованию водных ресурсов.
Для выполнения данной работы применялись методы статистического анализа, гидрологической аналоги, пространственной интерполяции, географического районирования.

Купить