Многолетние изменения геостока и гидрологического режима реки Абакан
|
Реферат 2
Введение 4
1. Обзор изученности проблемы 7
2. Методика исследований 12
2.1 Методика обобщения и анализа данных о многолетнем изменении геостока и
гидрологического режима р. Абакан 13
2.2 Статистический анализ полученной информации 13
2.2.1. Расчет статистических параметров 13
2.2.2. Статистический анализ 14
2.3 Воднобалансовые расчеты 15
2.4 Корреляционный и регрессионный анализ 17
2.4.1. Линейная корреляция 17
2.4.2. Степенная корреляция 19
3. Природные и антропогенные условия формирования геостока 20
4. Геосток и его многолетние изменения 22
4.1 Общая гидрологическая характеристика реки 22
4.2 Изменение среднегодовых расходов за многолетний период 22
4.3 Многолетние изменения максимальных расходов воды 23
4.4 Многолетние изменения среднегодовых уровней воды 24
4.5 Многолетние изменения максимальных уровней воды 25
4.6 Норма стока и внутригодовое распределение стока реки Абакан 26
4.7 Многолетние изменения расхода взвешенных наносов 27
4.8 Многолетние изменения ледового режима 28
4.9 Многолетние изменения термического режима реки 32
4.10 Выводы 35
5. Гидрологический режим реки Абакан и его многолетние изменения 38
5.1 Водно-балансовые расчеты и гидрографы слоя стока природных зон бассейна реки
Абакан 38
5.1.1. Слой стока бассейна реки Абакан 39
5.1.2. Слой подземного стока 39
5.1.3. Температура 39
5.1.4. Осадки 41
5.1.5. Среднемесячное и среднегодовое испарение с территории бассейна р. Абакан 44
5.1.6. Влагозапасы в снежном покрове и их водоотдача в период половодья 46
5.1.7. Гидрографы слоя стока природных зон бассейна реки Абакан 47
5.1.8. Классификация бассейна реки Абакан 48
5.2 Многолетние изменения сезонных расходов воды 51
5.3 Многолетние изменения среднемесячных расходов воды 52
5.4 Многолетние изменения сезонных уровней воды 54
5.5 Многолетние изменения среднемесячных уровней воды 55
5.6 Многолетние изменения расхода взвешенных наносов 56
5.7 Многолетние изменения термического режима реки 57
5.8 Выводы 59
6. Многолетние изменения условий формирования геостока 61
6.1 Многолетние изменение слоя осадков на территории бассейна р.Абакан 61
6.2 Многолетнее изменение температуры воздуха в бассейне р. Абакан 65
6.3 Выводы 69
7. Заключение 71
8. Литература 73
Приложение А 77
Приложение Б 79
Приложение В 81
Приложение Г 83
Приложение Д 84
Приложение Е 85
Приложение Ж 87
Введение 4
1. Обзор изученности проблемы 7
2. Методика исследований 12
2.1 Методика обобщения и анализа данных о многолетнем изменении геостока и
гидрологического режима р. Абакан 13
2.2 Статистический анализ полученной информации 13
2.2.1. Расчет статистических параметров 13
2.2.2. Статистический анализ 14
2.3 Воднобалансовые расчеты 15
2.4 Корреляционный и регрессионный анализ 17
2.4.1. Линейная корреляция 17
2.4.2. Степенная корреляция 19
3. Природные и антропогенные условия формирования геостока 20
4. Геосток и его многолетние изменения 22
4.1 Общая гидрологическая характеристика реки 22
4.2 Изменение среднегодовых расходов за многолетний период 22
4.3 Многолетние изменения максимальных расходов воды 23
4.4 Многолетние изменения среднегодовых уровней воды 24
4.5 Многолетние изменения максимальных уровней воды 25
4.6 Норма стока и внутригодовое распределение стока реки Абакан 26
4.7 Многолетние изменения расхода взвешенных наносов 27
4.8 Многолетние изменения ледового режима 28
4.9 Многолетние изменения термического режима реки 32
4.10 Выводы 35
5. Гидрологический режим реки Абакан и его многолетние изменения 38
5.1 Водно-балансовые расчеты и гидрографы слоя стока природных зон бассейна реки
Абакан 38
5.1.1. Слой стока бассейна реки Абакан 39
5.1.2. Слой подземного стока 39
5.1.3. Температура 39
5.1.4. Осадки 41
5.1.5. Среднемесячное и среднегодовое испарение с территории бассейна р. Абакан 44
5.1.6. Влагозапасы в снежном покрове и их водоотдача в период половодья 46
5.1.7. Гидрографы слоя стока природных зон бассейна реки Абакан 47
5.1.8. Классификация бассейна реки Абакан 48
5.2 Многолетние изменения сезонных расходов воды 51
5.3 Многолетние изменения среднемесячных расходов воды 52
5.4 Многолетние изменения сезонных уровней воды 54
5.5 Многолетние изменения среднемесячных уровней воды 55
5.6 Многолетние изменения расхода взвешенных наносов 56
5.7 Многолетние изменения термического режима реки 57
5.8 Выводы 59
6. Многолетние изменения условий формирования геостока 61
6.1 Многолетние изменение слоя осадков на территории бассейна р.Абакан 61
6.2 Многолетнее изменение температуры воздуха в бассейне р. Абакан 65
6.3 Выводы 69
7. Заключение 71
8. Литература 73
Приложение А 77
Приложение Б 79
Приложение В 81
Приложение Г 83
Приложение Д 84
Приложение Е 85
Приложение Ж 87
Объектом исследования является бассейн реки Абакан. Бассейн реки расположен на юге Сибири в пределах Алтайско-Саянского нагорья в Южно-Минусинской котловине и северной и северо-западной части Западных Саян. Западная граница бассейна реки Абакан ограничена Абаканским хребтом, северная - Батеневским кряжем, южная граница проходит по Саянскому хребту.
Краткая характеристика природных условий бассейна. Бассейн реки вытянут с юго-запада на северо-запад его ширина составляет около 100 км и протяженность 340 км. Площадь бассейна составляет 32000 км2. (рис.1)[1]
На территории бассейна выделены пять основных природных пояса [3]
- степи;
- лесостепи;
- светлохвойные леса;
- темнохвойные леса;
- горные ландшафты.
Большая часть бассейна расположена в горно-таежной зоне представленной темнохвойными лесами и высокогорными ландшафтами. Так же существенная часть бассейна расположена в пределах степей (Уйбатская и Койбальская). Лесостепи и светлохвойные леса распространены незначительно на границах горно-таежной и степной зоны.
Горно-таежная часть бассейна обладает избыточным атмосферным увлажнением, доходящим до 1500 мм в год, в то же время степная часть располагается в зоне дождевой тени Кузнецкого Алатау и обладает аридным климатом (280-300 мм в год). [15]. Такое распределение площади бассейна по природным зонам и климатические особенности территории послужили формированию густой речной сети в горно-таежных районах и редкой в степных.
Основные притоки реки Абакан в горно-таежной части - реки Малый и Большой Абакан, Она, Ада, Матур, Джебаш, Кизас, Казас, Таштып и множество более мелких рек и ручьев. В степной части притоки представлены реками Есь, Сос, Аскиз, Табат, Уты, Бея, Камышта и Уйбат.
Административное расположение бассейна реки. Бассейн реки полностью расположен на территории Республики Хакасия и проходит по 5 муниципальным образованиям - Таштыпскому, Аскизскому, Бейскому, Алтайскому и Усть-Абаканскому районам. Наиболее крупные населенные пункты, расположенные в бассейне реки - это города Абакан, Абаза и Сорск, а также районные центры Таштып, Аскиз, Бея, Белый Яр. На территории бассейна реки Абакан проживает 295 691 человек, что составляет 56% от всего населения Республики Хакасия. [45]. Большинство жителей - городское населения г. Абакана 184 000 жителей.
Экономическая характеристика исследуемого района. Основным видом деятельности на территории бассейна является сельское хозяйство. Так же существенную роль играет заготовка древесины. Запас древесины на территории бассейна составляет 266,9 млн м3 [20].
Добыча полезных ископаемых представлена Абазинским рудником с балансовым запасом железной руды 123,2 млн.т. и Сорским горно-обогатительным комбинатом, извлекающим медно-молибденовые руды. Так же на территории бассейна добывается россыпное золото. В пределах минусинской котловины так же имеются запасы каменного угля. В пределах бассейна реки частично расположен разрез Аршановский по добыче каменного угля. [10]
На территории города Абакана достаточно широко развита легкая и пищевая промышленность.
{.Актуальность. Изучение многолетних изменений геостока и гидрологического режима реки Абакан позволяет определить тенденции изменения во времени его отдельных компонентов, их взаимодействие. Анализ взаимозависимости компонентов геостока позволяет лучше анализировать компоненты геостока бассейнов малоизученных рек в аналогичных природных условиях.
Слабая изученность геостока рек не позволяет достоверно оценивать различные параметры стока с бассейнов рек и экологическое состояние этих бассейнов.
Целью работы является выявление закономерностей изменения геостока и гидрологического режима реки Абакан.
Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:
1) выявление закономерностей изменения водного стока и режима реки Абакан по створам;
2) выявление закономерностей изменения твердого, гидрохимического и термического стока по створам реки Абакан
3) выявление пространственных закономерностей изменения геостока и гидрологического режима реки Абакан.
Объект и методы исследования. Объектом исследования является бассейн реки Абакан. Выбор объекта исследования обусловлен расположением бассейна реки в двух природных зонах - это горно-таежная зона и зона сухих степей, отсутствием исследований геостока бассейна данной реки. Работа базируется на бассейновом подходе и использовании статистических методов анализа.
Исходными материалами к исследованию являются данные многолетних гидрологических наблюдений на гидрологических постах р. Абакан. Данные получены из гидрологических ежегодников, изданных Гидрометеорологической службой СССР и Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а так же данных автоматизированной информационной системы государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО) Федерального агентства водных ресурсов при Минприроды России, данных наблюдений сети Росгидромета, ежегодников ФГБУ «Гидрохимический институт» - «Качество поверхностных вод Российской Федерации».
Краткая характеристика природных условий бассейна. Бассейн реки вытянут с юго-запада на северо-запад его ширина составляет около 100 км и протяженность 340 км. Площадь бассейна составляет 32000 км2. (рис.1)[1]
На территории бассейна выделены пять основных природных пояса [3]
- степи;
- лесостепи;
- светлохвойные леса;
- темнохвойные леса;
- горные ландшафты.
Большая часть бассейна расположена в горно-таежной зоне представленной темнохвойными лесами и высокогорными ландшафтами. Так же существенная часть бассейна расположена в пределах степей (Уйбатская и Койбальская). Лесостепи и светлохвойные леса распространены незначительно на границах горно-таежной и степной зоны.
Горно-таежная часть бассейна обладает избыточным атмосферным увлажнением, доходящим до 1500 мм в год, в то же время степная часть располагается в зоне дождевой тени Кузнецкого Алатау и обладает аридным климатом (280-300 мм в год). [15]. Такое распределение площади бассейна по природным зонам и климатические особенности территории послужили формированию густой речной сети в горно-таежных районах и редкой в степных.
Основные притоки реки Абакан в горно-таежной части - реки Малый и Большой Абакан, Она, Ада, Матур, Джебаш, Кизас, Казас, Таштып и множество более мелких рек и ручьев. В степной части притоки представлены реками Есь, Сос, Аскиз, Табат, Уты, Бея, Камышта и Уйбат.
Административное расположение бассейна реки. Бассейн реки полностью расположен на территории Республики Хакасия и проходит по 5 муниципальным образованиям - Таштыпскому, Аскизскому, Бейскому, Алтайскому и Усть-Абаканскому районам. Наиболее крупные населенные пункты, расположенные в бассейне реки - это города Абакан, Абаза и Сорск, а также районные центры Таштып, Аскиз, Бея, Белый Яр. На территории бассейна реки Абакан проживает 295 691 человек, что составляет 56% от всего населения Республики Хакасия. [45]. Большинство жителей - городское населения г. Абакана 184 000 жителей.
Экономическая характеристика исследуемого района. Основным видом деятельности на территории бассейна является сельское хозяйство. Так же существенную роль играет заготовка древесины. Запас древесины на территории бассейна составляет 266,9 млн м3 [20].
Добыча полезных ископаемых представлена Абазинским рудником с балансовым запасом железной руды 123,2 млн.т. и Сорским горно-обогатительным комбинатом, извлекающим медно-молибденовые руды. Так же на территории бассейна добывается россыпное золото. В пределах минусинской котловины так же имеются запасы каменного угля. В пределах бассейна реки частично расположен разрез Аршановский по добыче каменного угля. [10]
На территории города Абакана достаточно широко развита легкая и пищевая промышленность.
{.Актуальность. Изучение многолетних изменений геостока и гидрологического режима реки Абакан позволяет определить тенденции изменения во времени его отдельных компонентов, их взаимодействие. Анализ взаимозависимости компонентов геостока позволяет лучше анализировать компоненты геостока бассейнов малоизученных рек в аналогичных природных условиях.
Слабая изученность геостока рек не позволяет достоверно оценивать различные параметры стока с бассейнов рек и экологическое состояние этих бассейнов.
Целью работы является выявление закономерностей изменения геостока и гидрологического режима реки Абакан.
Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:
1) выявление закономерностей изменения водного стока и режима реки Абакан по створам;
2) выявление закономерностей изменения твердого, гидрохимического и термического стока по створам реки Абакан
3) выявление пространственных закономерностей изменения геостока и гидрологического режима реки Абакан.
Объект и методы исследования. Объектом исследования является бассейн реки Абакан. Выбор объекта исследования обусловлен расположением бассейна реки в двух природных зонах - это горно-таежная зона и зона сухих степей, отсутствием исследований геостока бассейна данной реки. Работа базируется на бассейновом подходе и использовании статистических методов анализа.
Исходными материалами к исследованию являются данные многолетних гидрологических наблюдений на гидрологических постах р. Абакан. Данные получены из гидрологических ежегодников, изданных Гидрометеорологической службой СССР и Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а так же данных автоматизированной информационной системы государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО) Федерального агентства водных ресурсов при Минприроды России, данных наблюдений сети Росгидромета, ежегодников ФГБУ «Гидрохимический институт» - «Качество поверхностных вод Российской Федерации».
Целью данной работы являлось выявление закономерностей изменения геостока и гидрологического режима реки Абакан.
Оценка многолетних изменения гидрологического режима и геостока проводилась по данным гидрологических постов г. Абаза и пос. Райков. При проведении анализа оценивались такие параметры как среднегодовые, сезонные, среднемесячные и максимальные расходы и уровни воды, продолжительности сезонов ледостава и сезонов с температурой воды выше 0,20С.
Анализ многолетних изменений геостока бассейна реки Абакан показал увеличение среднегодового стока воды и взвешенных наносов. Так же произошло изменение границ периода ледостава в нижней части бассейна р.Абакан.
Проверка многолетних изменений гидрологического режима показала увеличении стока воды и взвешенных наносов в период с октября по май, что подтверждается изменениями уровней воды. Также наблюдается снижение расходов воды в августе и сентябре. Изменение распределения стока воды в течении года указывает на смещение границ гидрологических сезонов, а именно уменьшение продолжительности зимнего сезона. Наблюдаются повышение температуры воды в нижней части бассейна в сентябре.
Анализ условий формирования геостока и гидрологического режима показал увеличение суммарного годового слоя осадков на территории бассейна, а также перераспределение их с увеличением в весенний период и некоторым уменьшением осенью. Так же изменению подвергся температурный режим бассейна реки. Было отмечено общее повышение температуры атмосферного воздуха на территории бассейна. Особенно ярко повышение температуры отразилось в конце осеннего - начале зимнего периода и в весенние месяцы.
Анализ гидрографов слоя стока бассейна реки показал существенное различие между горно-таёжной частью и условно степной частью бассейна. Среднегодовой сток горно-таежной части бассейна превышает слой стока в 5 раз при практически одинаковой площади водосбора.
Исходя из полученных результатов и наличие в условно степной зоне участков с горно-таёжной местностью можно сделать выводы о незначительности стока со степной части бассейна, возможно даже его отсутствие. Подтверждение предположения об отсутствии стока со степной части бассейна не является целью данной работы, данная гипотеза может быть проверена в последующих исследованиях.
Таким образом получена общая картина изменения геостока р. Абакан, которая заключается в увеличении атмосферного увлажнения, смещении границ гидрологических сезонов. Данные изменения привели к увеличению расходов и уровней воды, расходов твердого стока, некоторому увеличению температуры воды. К похожим выводам приходили при исследовании других рек Сибири. [12, 36], что может говорить о том, что данные изменения носят не локальный характер.
Произошедшие изменения геостока реки в целом могут негативно сказаться на качестве вод, которые используются для водоснабжения, например, качество подземных вод инфильтрационных водозаборов г.Абакан, г. Абаза и с. Белый Яр которое фактически соответствуют качеству речных вод. Снижение качества воды может происходить за счет увеличения температуры воды, что может способствовать развитию микрофлоры, и мутности. Ухудшение качества воды приведет к необходимости изменения и модернизации систем водоподготовки.
Увеличение количества осадков в весенний период времени ведет к учащению весенних половодий, осложненных дождевыми паводками. Что приводит к увеличению нагрузки на береговые инженерно-защитные сооружения. Повышение нагрузки на них приводит к необходимости строительства новых и реконструкции существующих сооружений.
Оценка многолетних изменения гидрологического режима и геостока проводилась по данным гидрологических постов г. Абаза и пос. Райков. При проведении анализа оценивались такие параметры как среднегодовые, сезонные, среднемесячные и максимальные расходы и уровни воды, продолжительности сезонов ледостава и сезонов с температурой воды выше 0,20С.
Анализ многолетних изменений геостока бассейна реки Абакан показал увеличение среднегодового стока воды и взвешенных наносов. Так же произошло изменение границ периода ледостава в нижней части бассейна р.Абакан.
Проверка многолетних изменений гидрологического режима показала увеличении стока воды и взвешенных наносов в период с октября по май, что подтверждается изменениями уровней воды. Также наблюдается снижение расходов воды в августе и сентябре. Изменение распределения стока воды в течении года указывает на смещение границ гидрологических сезонов, а именно уменьшение продолжительности зимнего сезона. Наблюдаются повышение температуры воды в нижней части бассейна в сентябре.
Анализ условий формирования геостока и гидрологического режима показал увеличение суммарного годового слоя осадков на территории бассейна, а также перераспределение их с увеличением в весенний период и некоторым уменьшением осенью. Так же изменению подвергся температурный режим бассейна реки. Было отмечено общее повышение температуры атмосферного воздуха на территории бассейна. Особенно ярко повышение температуры отразилось в конце осеннего - начале зимнего периода и в весенние месяцы.
Анализ гидрографов слоя стока бассейна реки показал существенное различие между горно-таёжной частью и условно степной частью бассейна. Среднегодовой сток горно-таежной части бассейна превышает слой стока в 5 раз при практически одинаковой площади водосбора.
Исходя из полученных результатов и наличие в условно степной зоне участков с горно-таёжной местностью можно сделать выводы о незначительности стока со степной части бассейна, возможно даже его отсутствие. Подтверждение предположения об отсутствии стока со степной части бассейна не является целью данной работы, данная гипотеза может быть проверена в последующих исследованиях.
Таким образом получена общая картина изменения геостока р. Абакан, которая заключается в увеличении атмосферного увлажнения, смещении границ гидрологических сезонов. Данные изменения привели к увеличению расходов и уровней воды, расходов твердого стока, некоторому увеличению температуры воды. К похожим выводам приходили при исследовании других рек Сибири. [12, 36], что может говорить о том, что данные изменения носят не локальный характер.
Произошедшие изменения геостока реки в целом могут негативно сказаться на качестве вод, которые используются для водоснабжения, например, качество подземных вод инфильтрационных водозаборов г.Абакан, г. Абаза и с. Белый Яр которое фактически соответствуют качеству речных вод. Снижение качества воды может происходить за счет увеличения температуры воды, что может способствовать развитию микрофлоры, и мутности. Ухудшение качества воды приведет к необходимости изменения и модернизации систем водоподготовки.
Увеличение количества осадков в весенний период времени ведет к учащению весенних половодий, осложненных дождевыми паводками. Что приводит к увеличению нагрузки на береговые инженерно-защитные сооружения. Повышение нагрузки на них приводит к необходимости строительства новых и реконструкции существующих сооружений.
