Введение 4
1. Природные условия формирования стока 6
1.1. Природные особенности исследуемой территории 8
1.2. Рельеф и геологическое строение 11
1.3. Климат 12
1.4. Гидрологическая и гидрометеорологическая изученность 16
1.5. Уровенный режим рек 18
2. Моделирование элементов водного баланса 19
2.1. Гидрологическая модель HBV-light 21
2.2. Калибровка модели 24
3. Многолетняя динамика элементов водного баланса 28
3.1. Анализ динамики элементов водного баланса р. Аган-Аган 30
3.2. Анализ динамики элементов водного баланса р. Надым- Надым 33
3.3. Анализ динамики элементов водного баланса р. Полуй-Полуй 36
3.4. Анализ динамики элементов водного баланса р. Правая Хетта- 39
Пангоды
3.5. Анализ динамики элементов водного баланса р. Пур-Уренгой 42
3.6. Анализ динамики элементов водного баланса р. Пяко-Пур - Тарко- 45
Сале
3.7. Анализ динамики элементов водного баланса р. Таз-Тазовское 48
3.8. Анализ динамики элементов водного баланса р. Хейги-Яха-Лонгьюган
Заключение 53
Список использованных источников литературы 54
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Интегральные кривые смоделированных элементов 57
водного баланса р. Аган-Аган
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Интегральные кривые смоделированных элементов 59
водного баланса р. Надым-Надым
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Интегральные кривые смоделированных элементов 63
водного баланса р. Полуй-Полуй
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Интегральные кривые смоделированных элементов 65
водного баланса р. Пур-Уренгой
В настоящее время активизируется деятельность по освоению и использованию природных ресурсов Арктических регионов, в нашей стране выполняется государственная программа «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации». Проблемы обеспечения и развития гидрологических расчетов в арктической зоне России и сопредельных районов становятся все более актуальными. Возрастает и роль гидрологических прогнозов на северных реках. Решение гидрологических задач затрудняется тем, что для всего региона характерно весьма слабое развитие стационарной сети гидрометеорологических наблюдений, что относится и к северу Западной Сибири, где крайне ограничены многолетние данные по режиму речного стока. В процессе климатических изменений, наиболее интенсивно происходящих в Арктике, и соответствующей трансформации природной, решение задач гидрологических расчетов и прогнозов еще более осложняется вследствие неполноты данных и не стационарности ранее накопленных рядов гидрометеорологических наблюдений. Паводки и вызываемые ими наводнения в силу неопределенности прогнозов представляют собой наиболее распространенные и опасные природные явления, формируемые метеорологическими факторами в контексте изменений климата, определяя важность оценки их величины и риска. В таких условиях возрастает роль гидрологических моделей для оценки и прогноза гидрографов стока и его экстремальных характеристик в бассейнах, отличающихся разной степенью гидрологической изученности, в том числе и неизученных рек.
Актуальность работы обусловлена тем, что любые климатические изменения должны вызывать перестройку теплового и водного баланса, связанных с собой единым элементом - испарением. Исследования климатических изменений актуально для северных регионов с преобладанием многолетней мерзлоты и высокой заболоченностью территорий, которые, несмотря на активное развитие нефтегазового комплекса до сих пор довольно слабо изучены.
Целью работы является: моделирование интегральных характеристик водного баланса бассейнов рек севера Западной Сибири и выявление динамики элементов водного баланса на исследуемой территории.
Для достижения цели решаются следующие задачи:
- Освоение программы HBV-light на уровне пользователя,
- Сбор данных об осадках и температуре воздуха по ГМС Надым, Тарко- Сале, Халесовая за весь период наблюдений, восстановление пропусков в рядах наблюдений,
- Моделирование водного баланса за различные периоды и анализ его динамики.
В работе используется признанная во всем мире гидрологическая модель HBV-light. В ходе проделанной работы выявлена некоторая цикличность температуры, осадков, стока.
Анализ динамики элементов водного баланса показал: температуры воздуха растут от 1,5°С на юге до 2,5°С на севере. Среднемноголетние суммы осадков показывают более существенное увеличение как во времени, так и в пространстве, от 10 мм на юге, до 130 мм на севере. Испарение с исследуемых водосборов увеличивается в следствие увеличения теплоэнергетических ресурсов на 10-20 мм. Поэтому в районах значительное увеличение атмосферных осадков средний годовой сток возрастает до 120 мм/год.
На всей исследуемой территории влажность деятельного слоя практически не меняется, что говорит о некоторой стабильности природных условий исследуемых нефтегазоносных территорий. При этом при моделировании не учитывалось изменение мощности деятельного слоя в результате роста среднемноголетних температур.
В условиях избыточного увлажнения, испарение год от года практически не меняется. Возможно это обусловлено несовершенством используемой модели HBV-light, в которой потенциальная испаряемость не меняется год от года, что является грубым упрощением действительности.
1. Моделирование гидрографов стока арктических рек Западной Сибири в программе HBV-light для оценки экстремальных расходов половодья / С. Г. Копысов, В. А. Земцов, Х. Мацуяма, А. О. Елисеев // Геосферные исследования. - 2020. - № 4. - С. 108-120. - DOI 10.17223/25421379/17/9
2. Всероссийский научно-исследовательский институт
гидрометеорологической информации - Мировой центр данных (ВНИГМИ- МЦД). URL: http://meteo.ru/data(дата обращения: 09.02.2017).
3. Копысов С.Г., Ярлыков Р.В. Опыт организации гидролого-климатических наблюдений на малых модельных водосборах Западной Сибири // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2015, Т. 326, № 12, С.115-121.
4. Рапинчук, С.Ф. Гидравлика и гидрология: учебник для техникумов / С.Ф.Рапинчук, Р.И.Герман. - М.: Лесная промышленность, 1982. - 271 с.
5. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 15. Алтай и Западная Сибирь. Выпуск 3. Нижний Иртыш и Нижняя Обь. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 424 с.
6. Soulsby C., Piegat K., Seibert J., Tetzlaff D. Catchment scale estimates of flow path partitioning and water storage based on transit time and runoff modeling // Hydrological Processes. - 2011. - Vol. 25. -№25. - P. 3960-3976.
7. Мезенцева О. В. Географические закономерности зоны оптимальных гидролого--климатических условий для аграрного природопользования (на примере Западной Сибири): Автореф. дис. ... д-ра геогр. наук. - Томск, 2010. - 45 с.
8. Гидрология заболоченных территорий зоны многолетней мерзлоты Западной Сибири. Под. ред. С. М. Новикова - СПб.: ВВМ, 2009. - 536 с.
9. Bonta J.V., Muller M. Evaluation of the Glugla method for estimating evapotranspiration and groundwater recharge // Hydrological Sciences - 1999. - №44 (5), - P.743-761.
10. Temimi M., Leconte R., Chaouch N., Sukumal P., Khanbilvardi R., Brissette F. A combination of remote sensing data and topographic attributes for the spatial and temporal monitoring of soil wetness // Journal of Hydrology -2010. -№388. - P. 28-40.
11. Калинин В. М., Ларин С. И., Романова И. М. Малые реки в условиях антропогенного воздействия (на примере Восточного Зауралья). - Тюмень - Издательство Тюменского государственного университета, 1998. - 220 с.
12. Спицына Т.П, Куприянова Т.М., Охримов Е.А. Лесогидрологические процессы в бассейнах малых рек предгорий Восточных Саян // Вестник КрасГАУ. - 2015.-№6.- С 28-34.
13. Чеботарев А. И. Гидрологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 308с.
14. Новиков, С.М. Проблемы гидрологического изучения заболоченных территорий Западной Сибири в связи с их хозяйственным освоением // Метеорология и гидрология. - 1988. - №11. - С. 108-116
15. Мезенцев В.С. Расчеты водного баланса. Учебное пособие. - Омск: Изд-во Омского СХИ, 1973. 80 с.
16. Мезенцев В.С. Гидрологические расчеты в мелиоративных целях. Учебное пособие. - Омск, Изд-во Омского СХИ, 1982. 84 с.
17. Винников С.Д., Викторова Н.В. Физика вод суши. Изд. 2-е, испр. и доп. Учебник. - СПб.: изд. РГГМУ, 2009. - 430 с.
18. Кураков С.А., Крутиков В.А., Ушаков В.Г. Автономный измеритель профиля температуры АИПТ // Приборы и техника эксперимента. - 2008. -№ 5. -С. 166-167.
19. Основы гидрофизики: учебное пособие / Л.А. Беховых, С.В. Макарычев, И.В. Шорина. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. 172с.
20. Паромов В.В., Земцов В.А., Копысов С.Г. Климат Западной Сибири в фазу замедления потепления (1986-2015 гг.) и прогнозирование гидроклиматических ресурсов на 2021-2030 гг. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 1.- С. 62-74
21. Определение испарения с поверхности воды, снега и суши. Методические указания. / Л.Н Шантыкова, А.В. Мезенцев - Томск: Изд-во ТГУ, 1991. 31с.
22. Карнацевич И.В., С.А. Хрущев Компьютерная система массовых расчетов текущих водных балансов речных водосборов неизученных областей суши, Омск, - 2014. -174с.
23. Львов Ю.А. Региональная экология: содержание и методы // Проблемы региональной экологии. Вып. № 1. Томск. 1994. С. 20-24.
24. Копысов С.Г., Росновский И.Н. Гидрологические свойства почвы как результат взаимодействия климатических и ландшафтных условий / Сборник материалов V Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы генезиса, географии и картографии почв» Томск 2011, с. 256-259.
25. Е.В.Шеин Е.В., Гончаров В.М. Агрофизика. М.: Изд-во МГУ, 2006. 194с.
27. Виноградов Ю.Б., Виноградова Т.А. Современные проблемы гидрологии. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 320 с.
28. Копысов С.Г., Карпов А.В. Учёт ландшафтных условий в методе гидроклиматических расчётов // Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии. Барнаул: ИВЭП СО РАН, 2012. -С. 67-72.