Введение 3-4
1. Физико-географическая характеристика модельного водосбора 5-7
1.1. Рельеф и геологическое строение 7-9
1.2. Климат 9-13
1.3. Почвенный покров 13-14
1.4. Распределение влагозапасов в снежном покрове по водосбору 15-17
2. Организация учёта стока на модельном водосборе 18
2.1. Материально-техническое обеспечение автоматизированного учета стока 18-19
2.2. Гидравлический расчёт треугольного водослива с тонкой стенкой 20-23
2.3. Результаты мониторинга на водосборе с 25 июня 2015 по 2 июня 2016 года 23-25
3. Гидролого-климатический расчёт элементов водного баланса c суточным разрешением
3.1. Исходные данные для выполнения расчетов 27-28
3.2. Методика расчёта элементов водного баланса с суточным разрешением
3.3. Оптимизация расчетных параметров по измеренному стоку 31-32
3.4. Динамика водно-балансовых элементов с суточным разрешением 33-37
Заключение 38
Список использованной литературы 39-40
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Исходные данные 41-43
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Элементы водного баланса с суточным разрешением 44-46
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Среднемноголетние характеристики снежного покрова
Актуальность работы обусловлена недостаточностью данных наблюдений на малых водотоках необходимых для мониторинга климатических изменений, прогноза опасных гидрологических явлений, расчёта водопропускных сооружений и эффективной эксплуатации микрогидроэлектростанций.
Цель работы: отработка модельных параметров используемых в методе гидролого-климатических расчётов на основе гидролого¬климатической информации с автоматических систем мониторинга, для моделирования динамики водно-балансовых элементов с суточным разрешением.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1) Изучение ландшафтных и климатических условий формирования стока;
2) Сбор и первичная обработка исходных данных с суточным разрешением по метеостанциям Томска и Первомайского [1], а так же систем автоматического мониторинга;
3) Проведение снегомерной съемки на водосборе;
4) Выполнение гидролого-климатических расчетов элементов водного
баланса c суточным разрешением.
Методы исследования: из всех элементов водного баланса наиболее точно измеряется поверхностный русловой сток воды, отражающий текущую влажность деятельного слоя на малом водосборе.
На малом модельном водосборе были установлены приборы автоматического мониторинга уровня воды, температуры почвы, воды и воздуха. Приборы разработаны и произведены в ИМКЭССОРАН. Модельный водосбор расположен в предгорной зоне южной тайги. Для учёта стока воды использовался метод гидравлических расчётов для треугольного водослива с подтопленным нижним бьефом. Измерения уровня и других метеорологических параметров выполнялись с интервалом 1 час и сохранялись в блоке управления.
Работа выполнена в рамках выполнения гранта РФФИ 14-05-00700 «Оценка и прогноз влияния климатических изменений на гидрологический цикл, водный баланс и режим увлажненности территории Западной Сибири (зональные, региональные и локальные аспекты) с учетом обратных связей, генерируемых изменением характеристик ландшафта по мере изменения климата».
Собранные данные по условиям формирования водного баланса истока на Корольковском ручье создают основу для проведения долгосрочного мониторинга климатических изменений на ландшафтной основе, позволяют повысить точность прогноза опасных гидрологических явлений, повысить достоверность расчёта водопропускных сооружений и обеспечить эффективную эксплуатацию микрогидроэлектростанций.
Также выполненная работа доказывает эффективность метода гидролого-климатических расчетов В. С. Мезенцева [3], с помощью которого, можно производить вычисления местного стока по результатам измерений метеорологических станций. Чем выше увлажнение почвы и чем меньше тепловые ресурсы климата, тем большим оказывается слой стока с речных водосборов, чем меньше выпадает осадков и выше тепловые ресурсы местности, тем больше влаги успевает испариться и меньше остается на сток.
Анализ результатов наблюдений указывает на существенную роль увлажненности деятельного слоя водосборов при формировании экстремальных расходов воды. При обработке данных было установлено, что за период наблюдений 76% слоя стока приходится на половодье. Так же было выявлено, что устойчивый ледостав на ручье наблюдался с 10 ноября 2015 года по 17 апреля 2016 года. Наличие ряда наблюдений за стоком и использование функции оптимизации помогло установить среднее для водосбора значение параметра водно-физических свойств r=2,02.
