авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Теоретические и методические основы оценки ресурсов поверхностных вод в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения европейской части россии

-- [ Страница 1 ] --

Воронежский Государственный Университет

На правах рукописи

Мишон Виталий Михайлович

Теоретические и методические основы оценки ресурсов поверхностных вод в зонах недостаточного и неустойчивого

увлажнения европейской части России

25.00.27. – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат

диссертации в виде научного доклада на соискание ученой степени

доктора географических наук

Воронеж – 2007

Работа выполнена на кафедре гидрологии суши и природопользования

Воронежского государственного университета

Официальные оппоненты:

доктор географических наук Бабкин Владимир Иванович

доктор географических наук Коронкевич Николай Иванович

доктор сельскохозяйственных наук Кумани Михаил Владимирович

Ведущая организация – Институт водных проблем Российской академии наук

Защита состоится 13 ноября 2007 г. в 13-30 часов, ауд. 408, на заседании диссертационного совета ДМ 212.036.02 при Воронежском государственном педагогическом университете по адресу: 394043, Воронеж, ул. Ленина, 86.

Отзывы на автореферат просьба присылать по адресу: 394043, Воронеж, ул. Ленина, д.86, ученому секретарю диссертационного совета В.И. Шмыкову

Автореферат разослан ___ октября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета В.И. Шмыков

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Водные ресурсы в рассматриваемых зонах определяются в основном величиной весеннего поверхностного стока малых рек и временных водотоков, часто называемого местным стоком. Уровень хозяйственного освоения здесь водных ресурсов характеризуется в первую очередь, степенью использования вод местного стока и, во вторую очередь, запасами воды в прудах и водохранилищах (статические водные ресурсы). Поэтому детальное изучение закономерностей формирования и распределения снежных ресурсов и местного стока, разработка методов их расчета и оценки для зон недостаточного неустойчивого увлажнения представляют большой научный и практический интерес. Однако фундаментальные исследования снежных ресурсов и ресурсов местного весеннего стока для важнейшего в хозяйственном отношении крупного индустриально-аграрного региона России, каким является Черноземный центр, отсутствуют.

Предполагаемая диссертация, в виде научного доклада, представляет собой попытку восполнить этот пробел. Работа состоит из трех частей. В ее первой части дана оценка основного стокообразующего фактора – максимального за зиму запаса воды в снежном покрове. Вторая часть диссертации посвящена анализу формирования и методам расчета местного весеннего стока. Третья часть – статическим водным ресурсам – прудам и водохранилищам и регулированию ими местного стока.

Цель и задачи исследования. Основной целью диссертации является разработка теоретических и методических основ количественной оценки распределения снежных ресурсов на основных элементах ландшафта: в поле, лесу, лесных полосах, в овражно-балочной сети; разработка системы поправок к зональной величине местного стока на азональные условия его формирования; разработка нового метода расчета подземного стока в период весеннего половодья; разработка метода расчета коэффициента вариации для малых рек.

В соответствии с основной целью исследования были решались следующие задачи:

1) Разработка метода картирования снегозапасов в районах с развитой овражно-балочной сетью и островной лесной растительностью;

2) Исследование гидрологической роли рельефа местности, в том числе высот местности, экспозиции склонов, уклона, расчлененности территории;

3) Выявление условий формирования и расчёт количественных данных о снежных ресурсах в лесах, в лесных полосах в зависимости от геоморфологических, климатических условий, с учетом мелиоративного взаимодействия полос;

5) Оценка средних многолетних и вероятностных снежных ресурсов с учетом неравномерности залегания на местности;

6) Разработка метода гидрологического районирования с построением карты гидрологических районов Центрального Черноземья и описанием основных морфометрических, климатических и гидрологических характеристик районов;

8) Разработка метода расчета подземного стока в период весеннего половодья;

9) Разработка методики расчета коэффициента вариации весеннего стока для условий зон недостаточного и неустойчивого увлажнения ;

10) Оценка гидрологической роли овражно-балочной сети;

12) Разработка системы поправок к зональным условиям формирования местного стока на влияние азональных факторов: рельеф, лес, лесные полосы, почвенного покрова, карста и др.;

13) Разработка методики расчета весеннего стока рек и временных водотоков с учётом влияния на сток азональных факторов;

14) Дать оценку статическим водным ресурсам прудов и водохранилищ Центрального Черноземья, показать их вклад в общие ресурсы поверхностных вод и регулирование местного стока;

15) Разработка методики совместного картографирования динамических и статических ресурсов поверхностных вод.

Исходные материалы и методы исследований. В настоящих исследования использованы опубликованные материалы многолетних наблюдений опорной сети гидрометеорологических и водно-балансовых станций, на парных водосборах приводимые по программе МГД, материалы специальных снегомерных съемок в оврагах и балках, лесах и лесных полосах, материалы аэрофотосъемок схода снежного покрова в бассейне одной из средних рек Среднерусской возвышенности, фондовые материалы различных проектных и научно-исследовательских институтов и организаций. Все использованные материалы в полнее надежны и большая часть их опубликована. В работе, опубликованных автором, на них имеются ссылки.

Для оценки снежных ресурсов и ресурсов местного стока использованы методы: балансовый, гидролого-климатический интерполяционный, статистический.

Научная новизна и практическое значение исследований. Разработанные методы и полученные результаты являются новыми. Получены новые знания о распределении снежных ресурсов по основным элементам географического ландшафта. Эти результаты целесообразно использовать в курсах лекций по гидрологии суши и гидрофизике, а также в научной деятельности.

Предлагаемый путь составления карт снегозапасов в районах со значительным расчленением рельефа и островной лесной растительностью может быть успешно использован в оперативной работе гидропрогнозистов.

Предложенные методы, методики и модели могут быть использованы не только для оценки ресурсов поверхностных вод Центрального Черноземья, но и для прилегающих территорий.

Предмет защиты. Предметом защиты и научной новизной являются разработанные автором: 1) метод расчета стока малых рек и временных водотоков, количественно учитывающий влияние азональных факторов на величину зонального стока; 2) метод расчета подземного стока в период весеннего половодья; 3) метод расчета коэффициента вариации весеннего стока для неизученных рек; 4) метод построения карт наибольших за зиму снегозапасов для территорий со значительной густотой овражно-балочной сети и островной лесной растительностью; 5) подход к оценке снегоохранной роли леса и, особенно, лесных полос. 6) методология современного картографирования динамических и статических ресурсов поверхностных вод.

Основные защищаемые положения. На защиту вынесено восемь групп научных положений и результатов исследований:

  1. Снежные ресурсы как основной фактор формирования водных ресурсов.
  2. Расчет снежных ресурсов в условиях расчлененного рельефа и островной лесной растительности.
  3. Основы гидрологического районирования.
  4. Подземный сток в период весеннего половодья и метод его расчета.
  5. Зональный, азональный и аномальный весенний сток.
  6. Учет основных азональных и аномальных факторов при расчете местного стока.
  7. Метод расчета коэффициента вариации весеннего стока.
  8. Методология совместного картографирования динамических и статических ресурсов поверхностных вод.

Апробация работы.

Полученные результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и были предметом обсуждений на Всесоюзных и Всероссийском гидрологических съездах, на съездах Географического общества СССР (секция Гидрологии и Климатологии), на Всесоюзных и Всероссийских конференциях, на Межрегиональных и Региональных конференциях и совещаниях, на Областных научно-практических конференциях и семинарах:

Всесоюзные и Всероссийский гидрологические съезды: IV - г. Ленинград, 1976 г.; V - г. Ленинград. 1988 г.; VI - г. С.-Петербург, 2004 г.

Съезды Географического общества СССР: IV - г. Ленинград, 1975 г.; VII - г. Фрунзе, 1980 г.

Всесоюзные и Всероссийские конференции и совещания: „Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях" (М.. 1987 г.); „Комплексное освоение водохранилищ" (М, 1965 г.); „Гидрологические исследования ландшафтов'" (г. Новосибирск, 1986 г.); „Территориальная организация общества и управления в регионах" (г. Воронеж, 2002 г.); „Современные проблемы исследований водохранилищ" (г. Пермь, 2005 г.); „Современные проблемы водохранилищ и их водосборов" (г. Пермь, 2007 г.).

Межрегиональные и региональные научно-технические и научно- практические конференции: «Антропогенные ландшафты ЦЧО» (г. Воронеж, 1972 г.); „Антропогенные ландшафты Центральных Черноземных областей и прилегающих территорий" (г. Воронеж, 1975 г.); „Экологические основы природопользования в бассейне Дона" (г. Ростов на Дону, 1980 г.); „Территориальная организация общества и управление в регионах" (г. Воронеж, 1990 г.); „Рациональное использование и охрана водных ресурсов Липецкой области" (г. Липецк, 1993 г.); „Экология бассейна Дона" (г. Воронеж. 2005 г.).

Межвузовские конференции: 17 научно-техническая конференция (г. Ровно. 1968 г.); „Территориальная организация народного хозяйства крупного экономического района в условиях новых форм хозяйствования" (г. Воронеж, 1990 г.); „Столетие экспедиции В.В.Докучаева в Каменной степи" (г. Воронеж, 1992 г.).

Областные научно-практические конференции и совещания: „Картирование стока рек и временных водотоков" (г. Воронеж, 1976 г.); „Борьба с эрозией почв в Воронежской области" (г. Воронеж, 1965 г.); „Природные ресурсы Лискинского района Воронежской области и их рациональное использование" (г. Лиски, 1977 г.); „Воронежское водохранилище" (г. Воронеж, 1985 г.); „Природные ресурсы Воронежской области, их воспроизводство, мониторинг и охрана" (г. Воронеж, 1995 г.); „Комплексное изучение, использование и охрана Воронежского водохранилища" (г. Воронеж, 1996 г.).

Межфакультетские семинары Воронежского Государственного Университета по проблеме: „Концепция биогеосферных исследований состояния и динамики природной среды в условиях интенсивного воздействия антропогенных факторов на территории ЦЧР" (г. Воронеж, 2002; 2003 г.г.).

Результаты исследований неоднократно обсуждались на годичных (1967-2007г.г.) конференциях Воронежского Государственного Университета и Воронежского Государственного Аграрного Университета (1976 г.; 1980 г.; 1991 г. и др.).

Основные результаты научных исследований опубликована в 12 монографиях (4 коллективных, 3 – в соавторстве), 5 учебных пособий и 60- ти научных публикации.

Содержание работы.

Снежные ресурсы как основной фактор формирования водных ресурсов.

В лесостепной и степной зонах снегозапасы представляют собой главный фактор формирования речного стока. Снежный покров увлажняет почвогрунты и пополняет запасы подземных вод. Эта функция снежного покрова имеет большое значение для развития растительности и подземного питания рек. Воздействуя соответствующим образом на снежный покров, можно добиться улучшения водного и теплового режимов почвы, изменения сроков начала и конца вегетации растений, регулирования сроков начала весенних сельскохозяйственных работ и уменьшения эрозионной способности поверхностных вод. Сток снегового половодья временных водотоков, не имеющих подземного питания, является единственным источником заполнения прудов и малых водохранилищ водой.

Из всех климатических характеристик снежного покрова (высота, даты образования и разрушения, продолжительность таяния и др.) и водно-физических (плотность, теплопроводность, водоудерживающая способность, и т.д.) важнейшим интегральным стокообразующим показателем является максимальные снегозапасы. Определенные для конкретной территории (района, зоны или водосбора реки), они характеризуют снежные ресурсы этой территории.

Роль рельефа в формировании и распределении снежных ресурсов

Анализ многочисленных материалов наблюдений опорной сети гидрометеорологических станций европейской территории России показывает, что на величину снегозапасов при прочих равных условиях (географическое положение, одинаковая лесистость водосборов и др.) существенное влияние оказывает высота местности, а также экспозиция склонов.

О.А. Дроздов, проанализировав материалы наблюдений над осадками 2000 гидрометеорологических станций, пришел к выводу, что на европейской территории СССР на каждые 100 м повышения местности количество осадков в среднем увеличивается на 50 мм. Указания на возрастание снегозапасов с высотой местности содержатся в работах Мишона (1966, 1971, и др.).

Увеличение количества осадков с высотой местности обусловлено адиабатическим изменением состояния атмосферы. Подъем воздуха на ветроударных склонах возвышенностей сопровождается понижением его температуры, конденсацией водяных паров и выпадением обильных осадков, в том числе твердых. Зимой влияние высоты местности на количество осадков резче, чем летом, так как летом воздух менее насыщен водяным паром, облака образуются на большой высоте, где амплитуды колебаний линий токов в значительной степени затухают.

В пределах Европейской равнины даже относительно небольшие возвышенности (100-140 м), как, например, Волыно-Подольская, Среднерусская, Валдайская, Приволжская и др., вызывают некоторое увеличение количества осадков по сравнению с их величиной на окружающей местности. Считается, что на западных и юго-западных склонах холмов и небольших нагорий, обращенных к влагоносным ветрам, осадков выпадает больше, чем на восточных склонах, находящихся в "ветровой тени". Однако это положение справедливо лишь для летних и годовых осадков. Многолетние материалы снегомерных съемок на склонах Среднерусской возвышенности показывают, что на западных склонах при прочих равных условиях снегозапасы меньше, чем на восточных (Мишон, 1966, 1988).

Одна из причин более высоких снегозапасов на восточных склонах Среднерусской возвышенности по сравнению с западными - характер ветровой деятельности в зимний период. Другой причиной, обусловливающей более высокие снегозапасы на ее восточных склонах, является большая продолжительность залегания снежного покрова. Средняя продолжительность залегания снега на восточных склонах этой возвышенности увеличивается от 117 суток в южной, степной части до 129 суток в северной, лесостепной, а на западных склонах - соответственно только от 108 до 121 суток.

Распределение снежных запасов зависит также от орографических условий изучаемой территории, которые характеризуются сочетанием трех крупных орографических форм рельефа - Среднерусской возвышенности, Окско-Донской равнины и западных склонов Приволжской возвышенности. Среднерусская возвышенность на западе и резко отделенная от нее реками Дон и Воронеж Окско-Донская равнины на востоке, ограниченная по периферии западными склонами Приволжской возвышенности, составляют основную особенность рельефа Центра европейской территории России.

Перепад высот на рассматриваемой территории от 90-100 м БС в пределах Окско-Донской равнины до 310 м БС на Среднерусской возвышенности создает значительные азональные отклонения в распределении осадков. Влияние рельефа на твердые осадки проявляется, в частности, ярко выраженной зависимостью максимальных снегозапасов от высоты местности и ее экспозиции. Построенная по данным 48 метеорологических станций зависимость средних многолетних (1944-1984 гг.) наибольших за зиму снегозапасов Smax от высоты местности в пределах Среднерусской возвышенности выражается двумя прямыми, соответствующими различным ее склонам (рис. 1). Одна линейная зависимость объединяет группу точек, характеризующих данные метеостанций центрального плоскоместного района и восточных склонов этой возвышенности (бассейны Сосны, Оскола, Девицы и др.), другая - ее западных склонов (бассейны Оки и Сейма).

 Зависимость средних (1944-1984 гг.) максимальных за зиму снегозапасов от высоты-1

Рис. 1. Зависимость средних (1944-1984 гг.) максимальных за зиму снегозапасов от высоты местности на восточных (1) и западных (2) склонах Среднерусской возвышенности

Зависимости вполне удовлетворительно аппроксимируются линейным уравнением вида

Smax = aH – b,

где а - параметр, определяющий значение градиента изменения максимальных снегозапасов по высоте, а = 0,4 мм/м; Н - высота местности, м; b - эмпирический параметр. Для восточных склонов Среднерусской возвышенности b - 24 мм, для западных b = 0.

Рис. 2. Зависимость средних (1950-1980 гг.) максимальных за зиму снегозапасов от высоты местности на полевых водосборах Нижнедевицкой (1) и Болховской (2) воднобалансовых станций и на заселенных водосборах обеих станций (3)

Для указанных станций связь средних (1950-1980 гг.) максимальных за зиму снегозапасов со средней высотой водосборов рек и логов представлена тремя прямыми (рис. 2). Порядок расположения на рисунке зависимостей Smax = f(H) не противоречит сказанному выше о преобладании снегозапасов на восточных склонах возвышенности, так как в данном случае основная роль принадлежит не экспозиции склонов, а широте местности. Болховская станция расположена на 270 км северо-западнее Нижнедевицкой, и зональные снегозапасы на ее территории больше (96 мм), чем на территории Нижнедевицкой станции (80 мм).

В пределах равнин и низменностей со средней высотой менее 150 м, где относительные превышения невелики, вертикальной зональности в распределении снегозапасов нет. Неравномерность залегания здесь вызвана другими азональными факторами. Вопрос о влиянии рельефа на вариацию снегозапасов во времени для равнинных территорий с относительно невысокими возвышенностями не изучен. Материалы многолетних наблюдений на 20 водосборах Нижнедевицкой и Болховской станций показывают, что между коэффициентом вариации максимальных снегозапасов Cvs и высотой местности Н имеется тесная обратная линейная связь, которая четко выражена лишь для районов с высотой местности более 150 м БС. В районах ниже указанного предела вертикальная зональность в распределении максимальных снегозапасов отсутствует.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.