Помощь студентам в учебе
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ КЛИМАТА И ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА В ТАТАРСТАНЕ НА ПРИМЕРЕ РЕКИ АКТАЙ
|
ВВЕДЕНИЕ _ .. 4
ГЛАВА I. ОБЗОР ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ. ВЛИЯЮЩИХ НА ФОРМИРОВАНИЕ РЕЧНОГО СТОКА 9
1.1. Географическое положение и размер водосбора
ГЛАВА 2. СБОР И ПОДГОТОВКА ДАННЫХ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА В БАССЕЙНЕ РЕКИ АКТАЙ 44
2.1. Выбор молельной территории ..
2.2. Данные гидропоста Караваево ..
2.7. Параметры почвенной колонки
2.8. Параметры почвенно-растительного покрова ..............
2.9. Параметры поверхности склей»
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА В БАССЕЙНЕ РЕКИ АКТАЙ В
ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ «ГИДРОГРАФ» 58
3.1. Математическая модель формировании речного стока .. 58
3.2. Краткие сведения о программном комплексе «Гидрограф» 61
3.3. Создание и заполнение модели выбранного водосбора реки Aieiafi 62
3.4. Моделирование гидрографов стока воды реки Актай 75
3.5. Оценка влияния климата и ландшафтных условий на itpoitcccu
формирования стока в Татарстане на примере реки Актон 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 87
ПРИЛОЖЕНИЕ. Значения метеорологических параметров модели 92
ГЛАВА I. ОБЗОР ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ. ВЛИЯЮЩИХ НА ФОРМИРОВАНИЕ РЕЧНОГО СТОКА 9
1.1. Географическое положение и размер водосбора
ГЛАВА 2. СБОР И ПОДГОТОВКА ДАННЫХ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА В БАССЕЙНЕ РЕКИ АКТАЙ 44
2.1. Выбор молельной территории ..
2.2. Данные гидропоста Караваево ..
2.7. Параметры почвенной колонки
2.8. Параметры почвенно-растительного покрова ..............
2.9. Параметры поверхности склей»
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА В БАССЕЙНЕ РЕКИ АКТАЙ В
ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ «ГИДРОГРАФ» 58
3.1. Математическая модель формировании речного стока .. 58
3.2. Краткие сведения о программном комплексе «Гидрограф» 61
3.3. Создание и заполнение модели выбранного водосбора реки Aieiafi 62
3.4. Моделирование гидрографов стока воды реки Актай 75
3.5. Оценка влияния климата и ландшафтных условий на itpoitcccu
формирования стока в Татарстане на примере реки Актон 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 87
ПРИЛОЖЕНИЕ. Значения метеорологических параметров модели 92
Сток является одним из главных элементов материкового звена i дебильною круговорот вещества и энергии н представляет собой количество воды, протекающей через поперечное сечение реки за промежуток времени.
U комплексе проблемных вопросов формирования стока особое место занимает водосбор. Именно здесь - на водосборе - начинается формирование вод суши, происходит трансформация выпадающих атмосферных осадков на поверхностную и подземную составляющую стока, закладываются основы качественного состава природных вод. поступающие па сушу воды сохраняются или расходуются на в результате глобального круговорота воды мирового океана и т.д. Становится все более очевидным, что от состояния замнет состояние поверхностных вод суши.
Водосбор представляет собой сложную и вместе с тем единую геоэкосистему. поэтому целесообразно выяснить н проанализировать составляющие ее подсистемы, попытаться понят», их взаимодействие в качестве совокупности факторов, обусловливающих функционирование бассейна как целостного природного образования
Сток рек и его наиболее общая характеристики стока являются результатом сложною взаимодействия различных физических процессов, речном бассейне. Качественные н количественные характеристика mix процессов определяются рядом факторов, присущих определенному географическому району или бассейну, которые влияют на процессы формирования речного стока в тесном взаимодействии между собой. Поэтому вопрос изучения явления отдельных физико-географических факторов на речной сток имеет исключительно большое значение в общем теоретическом н практическом отношениях. Изучение условий формирования влияние отдельных факторов позволяет находить метилы расчета элементов стока изученных или малоизученных бассейнов и точность вычисления и характеристик стока теми или иными косвенными методами. Учет них факторов необходим при расчетах как естественною. гак и будущего режима. измененною в результате осуществления проектов водохозяйственных и других мероприятий в речном бассейне.
Основными факторами, влияющими на речной сток и. о частности, на средний многолетний сток, являются географическое и размер водосбора, геологическое строение, рельсе, климатические условия, почвенный и растительный покров заболоченность а также антропогенное воздействие в бассейне.
При изучении водных объектов ученые все чаше прибегают к метолу математического моделирования. Использование моделей движения водных потоков в речной системе позволяет исследовать гидрологический режим для любого BpcMciiiKHV) отрезка и делать долгосрочные и краткосрочные прогнозы стока, проводить исследования влияния изменений климата.
Общие представления о механизме формирования речного стока появились в результате деятельности ученых, работавших в 1940-50 гг., так как Алексеев Г.А. |2], Бефанн А.II. [3]. Комаров В.Д. и rjt К числу современных ученых, в лонном направлении, следует отнести Сгссо М. |40|, СоШпч М [39], Виноградова К).Б. |9|, Макарьеву О.М. |24.32]. Кондратьева С.А. [211, Мотжершга В.В. [15.26] н других.
Детерминированная гидрологическая модель «Гидрограф» представляет собой математическую систему с распределенными
гигрометрами. описывающую процессы формирования стока в бассейнах с различными характеристиками |42}.
Объектом исследования является водосбор реки Актай.
расположенный ни территории Адъксевского и Спасского районов Республики Татарстан.
Цель работы - моделирование с помощью программного комплекса «Гидрограф» процессов формирования стока и оценка влияния климата и ландшафтных условий на процессы формировании стока в Татарстане.
Для достижения сформулированной цели были поставлены следующие задачи:
1. Составить литературный обзор о различных природных факторов на речной сток.
2. Изучить, кок учитываются эти факторы н математической модели, составляющей основу программного комплекса
4. Собран, данные для проведения расчетов в программном комплексе «Гидрограф».
5. Рассчитать гидрографы стока в замыкающем створе для выбранного водосбора.
6. Провести оценку влияния климата и ландшафтных условий па процессы формирования стока для выбранного водосбора.
Ноутштн iiuBUJiiu заключается в том. «по построена новая модель <- модель водосбора реки Актай расположенною на территории Альксевского и Спасского районов Республики Татарстан, и проклеив оценка влияния климата к ландшафтных условий на процессы формирования стока в Татарстане.
Практическая значимость сватана с возможностями использования модели для решения ряда научно-исследовательских экологических задач и ряда практических задач рационального природопользования: обеспечение безопасности, оптимального функционирования пиротехнических сооружений, установленные сроков навигации, устойчивое функционирование объектов экономики.
Апробация работы. Результаты работы был представлены на четырех конференциях:
Конкурс на лучшую научную работу студентов КФУ 2018 г. 1Н» естественнонаучному направлению, г. Казань:
III Республиканская молодежная жолопшсская научная конферешшя. 2018, г. Казань:
- Шестая Национальная научная конференция с международным участием ЭКОМАТМОД-2019. г. Пуншно.
Публикации результатов работы. По материалам исследования опубликовано три роботы:
- Статья «Оценка влияния климата н ландшафтных условий на процессы формирования стока я Татарстане (на примере двух водосборов)» опубликована в Сборнике докладов межлунаролиой научной конференции памяти выдающегося русского гидролога Юрня Ьорнсовнча Винотродова «Третьи вниградовские чтения. Грани пиролопш», 2018. г. Санкт- Петербург;
Статья «Моделирование речного стока при помощи программного комплекса «Гидрограф» опубликована в Сборнике научных трудов молодых ученых. 2018. г. Казань:
Стенд «Моделирование формировании речною стока в бассейне реки Актай» принята к публикации в Материалах Шесюй Национальной научной конференции с международным участием 'ЖОМАТМОД-2019, г. Пушнно.
Благодарности. Автор выражает благодарность аспиранту Нестеровой Н.В. ил Санкт-Петербургского государственного университета за всестороннюю помощь я написании магистерской работы, Урбоновой О.Н., старшему научному сотруднику лаборатории гидрологии Института проблем экологии н недропользования АН РТ за полезные консультации в upoueccc выполнения работы.
U комплексе проблемных вопросов формирования стока особое место занимает водосбор. Именно здесь - на водосборе - начинается формирование вод суши, происходит трансформация выпадающих атмосферных осадков на поверхностную и подземную составляющую стока, закладываются основы качественного состава природных вод. поступающие па сушу воды сохраняются или расходуются на в результате глобального круговорота воды мирового океана и т.д. Становится все более очевидным, что от состояния замнет состояние поверхностных вод суши.
Водосбор представляет собой сложную и вместе с тем единую геоэкосистему. поэтому целесообразно выяснить н проанализировать составляющие ее подсистемы, попытаться понят», их взаимодействие в качестве совокупности факторов, обусловливающих функционирование бассейна как целостного природного образования
Сток рек и его наиболее общая характеристики стока являются результатом сложною взаимодействия различных физических процессов, речном бассейне. Качественные н количественные характеристика mix процессов определяются рядом факторов, присущих определенному географическому району или бассейну, которые влияют на процессы формирования речного стока в тесном взаимодействии между собой. Поэтому вопрос изучения явления отдельных физико-географических факторов на речной сток имеет исключительно большое значение в общем теоретическом н практическом отношениях. Изучение условий формирования влияние отдельных факторов позволяет находить метилы расчета элементов стока изученных или малоизученных бассейнов и точность вычисления и характеристик стока теми или иными косвенными методами. Учет них факторов необходим при расчетах как естественною. гак и будущего режима. измененною в результате осуществления проектов водохозяйственных и других мероприятий в речном бассейне.
Основными факторами, влияющими на речной сток и. о частности, на средний многолетний сток, являются географическое и размер водосбора, геологическое строение, рельсе, климатические условия, почвенный и растительный покров заболоченность а также антропогенное воздействие в бассейне.
При изучении водных объектов ученые все чаше прибегают к метолу математического моделирования. Использование моделей движения водных потоков в речной системе позволяет исследовать гидрологический режим для любого BpcMciiiKHV) отрезка и делать долгосрочные и краткосрочные прогнозы стока, проводить исследования влияния изменений климата.
Общие представления о механизме формирования речного стока появились в результате деятельности ученых, работавших в 1940-50 гг., так как Алексеев Г.А. |2], Бефанн А.II. [3]. Комаров В.Д. и rjt К числу современных ученых, в лонном направлении, следует отнести Сгссо М. |40|, СоШпч М [39], Виноградова К).Б. |9|, Макарьеву О.М. |24.32]. Кондратьева С.А. [211, Мотжершга В.В. [15.26] н других.
Детерминированная гидрологическая модель «Гидрограф» представляет собой математическую систему с распределенными
гигрометрами. описывающую процессы формирования стока в бассейнах с различными характеристиками |42}.
Объектом исследования является водосбор реки Актай.
расположенный ни территории Адъксевского и Спасского районов Республики Татарстан.
Цель работы - моделирование с помощью программного комплекса «Гидрограф» процессов формирования стока и оценка влияния климата и ландшафтных условий на процессы формировании стока в Татарстане.
Для достижения сформулированной цели были поставлены следующие задачи:
1. Составить литературный обзор о различных природных факторов на речной сток.
2. Изучить, кок учитываются эти факторы н математической модели, составляющей основу программного комплекса
4. Собран, данные для проведения расчетов в программном комплексе «Гидрограф».
5. Рассчитать гидрографы стока в замыкающем створе для выбранного водосбора.
6. Провести оценку влияния климата и ландшафтных условий па процессы формирования стока для выбранного водосбора.
Ноутштн iiuBUJiiu заключается в том. «по построена новая модель <- модель водосбора реки Актай расположенною на территории Альксевского и Спасского районов Республики Татарстан, и проклеив оценка влияния климата к ландшафтных условий на процессы формирования стока в Татарстане.
Практическая значимость сватана с возможностями использования модели для решения ряда научно-исследовательских экологических задач и ряда практических задач рационального природопользования: обеспечение безопасности, оптимального функционирования пиротехнических сооружений, установленные сроков навигации, устойчивое функционирование объектов экономики.
Апробация работы. Результаты работы был представлены на четырех конференциях:
Конкурс на лучшую научную работу студентов КФУ 2018 г. 1Н» естественнонаучному направлению, г. Казань:
III Республиканская молодежная жолопшсская научная конферешшя. 2018, г. Казань:
- Шестая Национальная научная конференция с международным участием ЭКОМАТМОД-2019. г. Пуншно.
Публикации результатов работы. По материалам исследования опубликовано три роботы:
- Статья «Оценка влияния климата н ландшафтных условий на процессы формирования стока я Татарстане (на примере двух водосборов)» опубликована в Сборнике докладов межлунаролиой научной конференции памяти выдающегося русского гидролога Юрня Ьорнсовнча Винотродова «Третьи вниградовские чтения. Грани пиролопш», 2018. г. Санкт- Петербург;
Статья «Моделирование речного стока при помощи программного комплекса «Гидрограф» опубликована в Сборнике научных трудов молодых ученых. 2018. г. Казань:
Стенд «Моделирование формировании речною стока в бассейне реки Актай» принята к публикации в Материалах Шесюй Национальной научной конференции с международным участием 'ЖОМАТМОД-2019, г. Пушнно.
Благодарности. Автор выражает благодарность аспиранту Нестеровой Н.В. ил Санкт-Петербургского государственного университета за всестороннюю помощь я написании магистерской работы, Урбоновой О.Н., старшему научному сотруднику лаборатории гидрологии Института проблем экологии н недропользования АН РТ за полезные консультации в upoueccc выполнения работы.
Работа посвящена моделированию с помощью программною комплекса «Гидрограф» формирования стока н оценке влияния климата и ландшафтных условий на процессы формирования стока в бассейне реки Актай в Татарстане.
В ходе выполнения работы было сделано следующее.
1. Составлен литературный обзор о географического положения к размера водосбора, геологического строения, рельефа,условий. почвенного и покрова.Заболоченности, о антропогенною воздействия в бассейне на речной сток.
2. Изучено, как учитываются факторы формирования стока в математической модели, составляющей основу комплекса «Пирограф»
3. В качестве объекта моделирования был выбран водосбор бассейна реки Актай до с. Каравае во. Река Актай - впадает в Куйбишевское водохранилище. протекает по территории Татарстана. Площадь водосбора до с. Караваево 690 км, длина реки or истока до устья 7S.3 км
4. Собраны данные для проведения расчетов в программном комплексе «Гидрограф», а именно: расход воды, слой атмосферных осадков, температура воздуха,влажность во глуха, среднемноголетние месячные значения общей облачности, наблюденная прямая солнечная радиация при ясном небе, наблюденная прямая солнечная радиация с учетом облачности, среднемноголетние месячные значения температуры почвы на глубине более I м, географические координаты, высота, ориентация склона, уклон (крутизна склона), расстояние по русловой сети до замыкающею ландшафтные характеристика. параметры почвенно покрова, параметры поверхности склона.
5. Результатами расчетов стали суточные гидрографы стока на реке Актай в створе Караваево за период с 198] по 2013 год. Сравнение результатов моделировании шока с фактически наблюденными моментов водною баланса показывает их приемлемую точность.
6. Проведена оценка влияния климата и ландшафтных условии ив процессы формирования стока для выбранною водосбора. Подтверждены общие положения климата и растительного покрова на формирование стока.
В ходе выполнения работы было сделано следующее.
1. Составлен литературный обзор о географического положения к размера водосбора, геологического строения, рельефа,условий. почвенного и покрова.Заболоченности, о антропогенною воздействия в бассейне на речной сток.
2. Изучено, как учитываются факторы формирования стока в математической модели, составляющей основу комплекса «Пирограф»
3. В качестве объекта моделирования был выбран водосбор бассейна реки Актай до с. Каравае во. Река Актай - впадает в Куйбишевское водохранилище. протекает по территории Татарстана. Площадь водосбора до с. Караваево 690 км, длина реки or истока до устья 7S.3 км
4. Собраны данные для проведения расчетов в программном комплексе «Гидрограф», а именно: расход воды, слой атмосферных осадков, температура воздуха,влажность во глуха, среднемноголетние месячные значения общей облачности, наблюденная прямая солнечная радиация при ясном небе, наблюденная прямая солнечная радиация с учетом облачности, среднемноголетние месячные значения температуры почвы на глубине более I м, географические координаты, высота, ориентация склона, уклон (крутизна склона), расстояние по русловой сети до замыкающею ландшафтные характеристика. параметры почвенно покрова, параметры поверхности склона.
5. Результатами расчетов стали суточные гидрографы стока на реке Актай в створе Караваево за период с 198] по 2013 год. Сравнение результатов моделировании шока с фактически наблюденными моментов водною баланса показывает их приемлемую точность.
6. Проведена оценка влияния климата и ландшафтных условии ив процессы формирования стока для выбранною водосбора. Подтверждены общие положения климата и растительного покрова на формирование стока.