ОЦЕНКА СОСТАВЛЯЮЩИХ УРАВНЕНИЯ ВОДНОГО БАЛАНСА ОЗЕРА УНИВЕРСИТЕТСКОЕ
|
Аннотация 2
Введение 4
1 Физико-географические и гидрологические особенности озера
Университетское 8
1.1 Географическое положение и роль озера в системе водных объектов
Томска 8
1.2 Климатические условия и их влияние на водный режим озера 9
1.3 Гидрогеологическое строение территории и роль подземных вод 11
1.4 Растительность и животный мир, влияние на водный баланс 13
1.5 Антропогенные факторы: застройка, загрязнение, рекреационное
использование 14
1.6 Сравнительный анализ с другими городскими озёрами 15
2 Теоретические основы и методы оценки водного баланса 17
2.1 Понятие водного баланса и его значение в гидрологии 17
2.2 Уравнение водного баланса: общий вид, допущения, невязка 18
2.3 Методы оценки компонентов водного баланса 20
2.4 Современные технологии в гидрологических исследованиях 24
2.5 Ошибки измерений и методы их минимизации 25
3 Оценка составляющих водного баланса озера Университетского 28
3.1 Общая оценка составляющих водного баланса 28
3.2 Особенности испарения озера Университетское 31
Заключение 34
Список использованных источников и литературы 37
Приложение А 40
Приложение Б 43
Введение 4
1 Физико-географические и гидрологические особенности озера
Университетское 8
1.1 Географическое положение и роль озера в системе водных объектов
Томска 8
1.2 Климатические условия и их влияние на водный режим озера 9
1.3 Гидрогеологическое строение территории и роль подземных вод 11
1.4 Растительность и животный мир, влияние на водный баланс 13
1.5 Антропогенные факторы: застройка, загрязнение, рекреационное
использование 14
1.6 Сравнительный анализ с другими городскими озёрами 15
2 Теоретические основы и методы оценки водного баланса 17
2.1 Понятие водного баланса и его значение в гидрологии 17
2.2 Уравнение водного баланса: общий вид, допущения, невязка 18
2.3 Методы оценки компонентов водного баланса 20
2.4 Современные технологии в гидрологических исследованиях 24
2.5 Ошибки измерений и методы их минимизации 25
3 Оценка составляющих водного баланса озера Университетского 28
3.1 Общая оценка составляющих водного баланса 28
3.2 Особенности испарения озера Университетское 31
Заключение 34
Список использованных источников и литературы 37
Приложение А 40
Приложение Б 43
Озеро Университетское - достаточно важный объект города Томска. Оно представляет собой небольшое проточное родниковое озеро, расположенное в университетском районе и играющее важную роль как в экосистеме города, так и в системе водоснабжения подземными водами. Я считаю, что антропогенное воздействие, связанное с застройкой, рекреацией и загрязнением, значительно повлияло на его гидрологический режим и экологическое состояние [4].
Изучение водного баланса малых городских водоемов, таких как озеро Университетское, имеет особую актуальность в условиях урбанизации и изменения климата. Эти исследования позволяют не только понять текущее состояние водоема, но и спрогнозировать возможные изменения, а также разработать меры по его восстановлению и рациональному использованию.
Темой данной бакалаврской работы «Оценка составляющих уравнения водного баланса озера Университетское»
Актуальность исследования водного баланса озера Университетское обусловлена его уникальностью как родникового водоема в черте города и значением для экосистемы города Томска. Озеро испытывает сильное антропогенное воздействие, связанное с застройкой, загрязнением и рекреацией, что требует проведения актуальных и детальных исследований его гидрологического режима.
Изучение водного баланса позволяет не только оценить текущее состояние озера, но и спрогнозировать изменения под влиянием климатических и хозяйственных факторов. Также данные по водному балансу необходимы для разработки мер по восстановлению и рациональному использованию водоема, а также для создания системы мониторинга его состояния. Кроме того, последнее комплексное исследование компонентов водного баланса озера проводилось давно [10.11], и с тех пор условия его питания и испарения могли измениться. Это подчеркивает важность проведения новых измерений и расчетов с использованием современных методов, таких как эхолотирование, объемный метод определения расхода вод. Именно поэтому я выбрал данную тему для бакалаврской работы, мое мнение, что, проведение данного исследования является своевременным и актуальным как с научной, так и с практической точки зрения.
Данная работа направлена на всесторонний анализ водного баланса озера Университетское, основываясь на применении современных методик и результатах полевых наблюдений, что позволяет учитывать как природные, так и антропогенные факторы, влияющие на его гидрологический режим.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи исследования:
- провести анализ физико-географических и гидрологических особенностей озера Университетское.
- изучить теоретические основы и методы оценки водного баланса озер.
- выполнить количественную оценку компонентов водного баланса озера Университетское за сезонный и многолетний периоды.
- рассчитать балансовое уравнение озера с учетом ошибок измерений и невязки.
- проанализировать влияние антропогенных факторов на изменчивость водного баланса.
- оценить экологическое состояние озера по данным качества воды и биотическим показателям.
- разработать научно обоснованные рекомендации по восстановлению и устойчивому использованию озера, а также предложить систему государственного мониторинга.
Объектом исследования является озеро Университетское, расположенное в городе Томск.
Предметом исследования выступают компоненты водного баланса озера, а также факторы, влияющие на их изменчивость.
Для реализации целей и задач работы применялись следующие методы исследования:
- аналитический обзор литературных источников
- полевые измерения (расходов родников, глубин озера);
- расчеты водного баланса по уравнению с использованием данных осадков, испарения, поверхностного и подземного притока;
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые проводится комплексный анализ водного баланса озера Университетское с учетом современных методов и данных наблюдений, а также установлена взаимосвязь между антропогенным воздействием и изменением гидрологического режима озера. Предложена адаптированная методика оценки водного баланса для малых городских водоемов.
Практическая значимость работы состоит в возможности использования результатов для:
- планирования мероприятий по восстановлению и охране озера Университетского;
- создания системы долгосрочного мониторинга состояния озера и родников;
- формирования рекомендаций по ограничению антропогенного воздействия на водные объекты города;
- обоснования проектов благоустройства и рекультивации городских водоемов.
Структура выпускной квалификационной работы включает введение, три главы, заключение, список использованной литературы и два приложения.
Содержание работы:
Глава 1 посвящена характеристике физико-географических и гидрологических условий озера Университетского, включая сравнительный анализ с другими городскими озерами Томска.
Глава 2 рассматривает теоретические основы водного баланса, методы его оценки и современные технологии в гидрологических исследованиях.
Глава 3 содержит результаты количественной оценки компонентов водного баланса, анализ его сезонной и многолетней изменчивости, влияния антропогенных факторов, а также описание полевых измерений.
Изучение водного баланса малых городских водоемов, таких как озеро Университетское, имеет особую актуальность в условиях урбанизации и изменения климата. Эти исследования позволяют не только понять текущее состояние водоема, но и спрогнозировать возможные изменения, а также разработать меры по его восстановлению и рациональному использованию.
Темой данной бакалаврской работы «Оценка составляющих уравнения водного баланса озера Университетское»
Актуальность исследования водного баланса озера Университетское обусловлена его уникальностью как родникового водоема в черте города и значением для экосистемы города Томска. Озеро испытывает сильное антропогенное воздействие, связанное с застройкой, загрязнением и рекреацией, что требует проведения актуальных и детальных исследований его гидрологического режима.
Изучение водного баланса позволяет не только оценить текущее состояние озера, но и спрогнозировать изменения под влиянием климатических и хозяйственных факторов. Также данные по водному балансу необходимы для разработки мер по восстановлению и рациональному использованию водоема, а также для создания системы мониторинга его состояния. Кроме того, последнее комплексное исследование компонентов водного баланса озера проводилось давно [10.11], и с тех пор условия его питания и испарения могли измениться. Это подчеркивает важность проведения новых измерений и расчетов с использованием современных методов, таких как эхолотирование, объемный метод определения расхода вод. Именно поэтому я выбрал данную тему для бакалаврской работы, мое мнение, что, проведение данного исследования является своевременным и актуальным как с научной, так и с практической точки зрения.
Данная работа направлена на всесторонний анализ водного баланса озера Университетское, основываясь на применении современных методик и результатах полевых наблюдений, что позволяет учитывать как природные, так и антропогенные факторы, влияющие на его гидрологический режим.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи исследования:
- провести анализ физико-географических и гидрологических особенностей озера Университетское.
- изучить теоретические основы и методы оценки водного баланса озер.
- выполнить количественную оценку компонентов водного баланса озера Университетское за сезонный и многолетний периоды.
- рассчитать балансовое уравнение озера с учетом ошибок измерений и невязки.
- проанализировать влияние антропогенных факторов на изменчивость водного баланса.
- оценить экологическое состояние озера по данным качества воды и биотическим показателям.
- разработать научно обоснованные рекомендации по восстановлению и устойчивому использованию озера, а также предложить систему государственного мониторинга.
Объектом исследования является озеро Университетское, расположенное в городе Томск.
Предметом исследования выступают компоненты водного баланса озера, а также факторы, влияющие на их изменчивость.
Для реализации целей и задач работы применялись следующие методы исследования:
- аналитический обзор литературных источников
- полевые измерения (расходов родников, глубин озера);
- расчеты водного баланса по уравнению с использованием данных осадков, испарения, поверхностного и подземного притока;
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые проводится комплексный анализ водного баланса озера Университетское с учетом современных методов и данных наблюдений, а также установлена взаимосвязь между антропогенным воздействием и изменением гидрологического режима озера. Предложена адаптированная методика оценки водного баланса для малых городских водоемов.
Практическая значимость работы состоит в возможности использования результатов для:
- планирования мероприятий по восстановлению и охране озера Университетского;
- создания системы долгосрочного мониторинга состояния озера и родников;
- формирования рекомендаций по ограничению антропогенного воздействия на водные объекты города;
- обоснования проектов благоустройства и рекультивации городских водоемов.
Структура выпускной квалификационной работы включает введение, три главы, заключение, список использованной литературы и два приложения.
Содержание работы:
Глава 1 посвящена характеристике физико-географических и гидрологических условий озера Университетского, включая сравнительный анализ с другими городскими озерами Томска.
Глава 2 рассматривает теоретические основы водного баланса, методы его оценки и современные технологии в гидрологических исследованиях.
Глава 3 содержит результаты количественной оценки компонентов водного баланса, анализ его сезонной и многолетней изменчивости, влияния антропогенных факторов, а также описание полевых измерений.
Проведённое исследование водного баланса озера Университетское позволило взглянуть на него не как на просто городской водоём, а как на сложную систему, где природные и антропогенные процессы переплетаются и влияют друг на друга. Озеро, расположенное в гуще университетского района Томска, питается в основном подземными водами - родниками Дионисия, Ренкуль, АДН и Пруд Политех. Это делает его режим уникальным по сравнению с большинством городских водоёмов, которые зависят от поверхностного стока и сезонных осадков.
На основе полевых измерений расхода воды объёмным методом и анализа метеорологических данных, было установлено, что подземный приток составляет около 622 тыс. м3 в год, а атмосферные осадки добавляют ещё 10 тыс. м3. При этом испарение уносит до 20 тыс. м3, а поверхностный сток - примерно 613 тыс. м3. Изменение запасов воды (AS) за период исследования составило +1 тыс. м3, что говорит о небольшом положительном тренде в балансе, возможно связанном с активизацией питания через родники весной.
Большая невязка уравнения (-1000 м3) указывает на необходимость дальнейших замеров и уточнения некоторых параметров, особенно по испарению и подземному стоку. Однако даже при этих условиях можно говорить о том, что озеро сохраняет относительно устойчивый уровень благодаря доминирующему родниковому питанию, что редко встречается среди малых водоёмов в урбанизированной среде.
Анализ данных показал:
• сезонная изменчивость уровня озера невелика - всего ±5 см;
• максимальное испарение наблюдается в июле-августе, когда температура воздуха и скорость ветра достигают пика;
• увеличение антропогенного воздействия связано с активной застройкой прибрежных участков, загрязнением водной среды бытовыми и техногенными стоками, а также высокой степенью рекреационного освоения территории;
• качество воды остаётся высоким, но уже есть признаки ухудшения: снижение прозрачности, повышение содержания сульфатов и взвешенных веществ.
• Особенно интересным оказался вопрос о роли родников.
Они не только обеспечивают стабильный приток воды, но и формируют микроклимат озера, влияя на температурный режим и биоту акватории. Например, высокая прозрачность и холодная вода способствуют развитию рыб, таких как чебак и пескарь, а также определяют состав прибрежной флоры и фауны.
В ходе работы были использованы современные подходы:
• объёмный метод для измерения расхода воды на родниках;
• эхолотирование для определения формы дна и объёма озера;
• ГИС-технологии для моделирования водосбора и визуализации данных;
• формула ГГИ для расчёта испарения.
Эти инструменты позволили не только собрать данные, но и представить их в виде таблиц, графиков и моделей, пригодных для использования в будущих работах и экологическом мониторинге.
Можно сказать, что озеро Университетское - это «живой» объект, который находится на грани между естественным состоянием и антропогенной трансформацией. Его экосистема пока сохраняет устойчивость, но уже даёт сигналы, на которые стоит обратить внимание: снижение прозрачности, увеличение стока с окрестностей, разрушение береговой линии.
Поэтому предложены следующие рекомендации:
• создать систему долгосрочного мониторинга состояния озера и
родников;
• провести рекультивацию прибрежной зоны и ограничить массовое посещение;
• установить каптажи и защитные зоны вокруг ключевых родников;
• внедрить городскую программу наблюдений, включающую регулярные измерения уровня воды, качества и расхода воды на выходах родников.
Если не принять меры сейчас, то со временем озеро может потерять свои особенности и стать типичным городским водоёмом, подверженным заиливанию, зарастанию и загрязнению. Но если начать действовать, то оно может выступить образцом рационального взаимодействия человека и природы - местом, где экология и урбанизация сосуществуют, а не конфликтуют.
На основе полевых измерений расхода воды объёмным методом и анализа метеорологических данных, было установлено, что подземный приток составляет около 622 тыс. м3 в год, а атмосферные осадки добавляют ещё 10 тыс. м3. При этом испарение уносит до 20 тыс. м3, а поверхностный сток - примерно 613 тыс. м3. Изменение запасов воды (AS) за период исследования составило +1 тыс. м3, что говорит о небольшом положительном тренде в балансе, возможно связанном с активизацией питания через родники весной.
Большая невязка уравнения (-1000 м3) указывает на необходимость дальнейших замеров и уточнения некоторых параметров, особенно по испарению и подземному стоку. Однако даже при этих условиях можно говорить о том, что озеро сохраняет относительно устойчивый уровень благодаря доминирующему родниковому питанию, что редко встречается среди малых водоёмов в урбанизированной среде.
Анализ данных показал:
• сезонная изменчивость уровня озера невелика - всего ±5 см;
• максимальное испарение наблюдается в июле-августе, когда температура воздуха и скорость ветра достигают пика;
• увеличение антропогенного воздействия связано с активной застройкой прибрежных участков, загрязнением водной среды бытовыми и техногенными стоками, а также высокой степенью рекреационного освоения территории;
• качество воды остаётся высоким, но уже есть признаки ухудшения: снижение прозрачности, повышение содержания сульфатов и взвешенных веществ.
• Особенно интересным оказался вопрос о роли родников.
Они не только обеспечивают стабильный приток воды, но и формируют микроклимат озера, влияя на температурный режим и биоту акватории. Например, высокая прозрачность и холодная вода способствуют развитию рыб, таких как чебак и пескарь, а также определяют состав прибрежной флоры и фауны.
В ходе работы были использованы современные подходы:
• объёмный метод для измерения расхода воды на родниках;
• эхолотирование для определения формы дна и объёма озера;
• ГИС-технологии для моделирования водосбора и визуализации данных;
• формула ГГИ для расчёта испарения.
Эти инструменты позволили не только собрать данные, но и представить их в виде таблиц, графиков и моделей, пригодных для использования в будущих работах и экологическом мониторинге.
Можно сказать, что озеро Университетское - это «живой» объект, который находится на грани между естественным состоянием и антропогенной трансформацией. Его экосистема пока сохраняет устойчивость, но уже даёт сигналы, на которые стоит обратить внимание: снижение прозрачности, увеличение стока с окрестностей, разрушение береговой линии.
Поэтому предложены следующие рекомендации:
• создать систему долгосрочного мониторинга состояния озера и
родников;
• провести рекультивацию прибрежной зоны и ограничить массовое посещение;
• установить каптажи и защитные зоны вокруг ключевых родников;
• внедрить городскую программу наблюдений, включающую регулярные измерения уровня воды, качества и расхода воды на выходах родников.
Если не принять меры сейчас, то со временем озеро может потерять свои особенности и стать типичным городским водоёмом, подверженным заиливанию, зарастанию и загрязнению. Но если начать действовать, то оно может выступить образцом рационального взаимодействия человека и природы - местом, где экология и урбанизация сосуществуют, а не конфликтуют.
Подобные работы
- Изменчивость альбедо различных поверхностей как важный фактор микроклимата
Магистерская диссертация, география. Язык работы: Русский. Цена: 4980 р. Год сдачи: 2022