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:     | 1 |   ...   | 6 | 7 ||

Формирование гидрологического режима водосборов малых равнинных рек

-- [ Страница 8 ] --

Результаты расчетов показали, что мульчирование с осени почвы растительными остатками (соломой) является в гидрологическом отношении весьма эффективной агротехнологией. Ее применение оказывает существенное влияние на уменьшение ПВСС, как главного фактора обусловливающего формирование негативных процессов на водосборах малых равнинных рек. В то же время многие вопросы применения мульчирования почвы растительными остатками требуют своего дальнейшего изучения по результатам специально поставленных в разных природных зонах экспериментов и их теоретического обобщения. В этих работах необходимо также исследовать влияние мульчи из соломы на урожайность сельскохозяйственных культур и рост сорной растительности, окультуренность и плодородие почвы, изменение почвенной фауны, смыв почвы и диффузное загрязнение водных ресурсов малых рек. Их решение в сочетании с анализом экологической эффективности комплекса других природоохранных мероприятий (оптимизация пространственной структуры малых водосборов, создание полезащитных лесных полос и др.) будет способствовать формированию высокопродуктивных агроланшафтов и в целом улучшению социально-экологической среды в основных зернопроизводящих регионах страны.

Заключение

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

В диссертации выявлены основные закономерности формирования гидрологического режима водосборов малых равнинных рек, расположенных в основных природных зонах Европейской части России и разработаны пути его улучшения.

  1. Дана характеристика современного гидроэкологического состояния малых равнинных рек. Показано, что основные отличия малых от средних и крупных равнинных рек заключаются не только в размерах их морфологических характеристик, но прежде всего в более тесной связи характеристик водных, хемогенных и биогенных потоков в русловой сети этих рек от геоэкологического состояния их водосборов. Геоэкологическое состояние водосборов малых рек в значительно большей степени зависит от местных особенностей взаимодействия процессов гидрологического цикла со всеми компонентами слагающих их геосистем, а также косвенных антропогенных нагрузок от сельского и лесного хозяйства и рекреации, чем более крупных рек, водный режим и качество воды которых определяются зональными условиями изменения теплового и водного балансов их водосборов и прямыми антропогенными воздействиями от промышленности и ЖКХ. На примере бассейна р. Волги выявлена динамика прямых (водопотребление и водоотведение) и косвенных антропогенных нагрузок (площадь пашни, дозы внесения органических и минеральных удобрений, урожайность сельскохозяйственных культур) в постсоветский период и получены оценки влияния изменений этих нагрузок на гидроэкологическое состояние малых рек. В целом современное гидроэкологическое состояние малых равнинных рек оценивается как весьма неблагоприятное. Определенные перспективы ее решения связаны с разработкой предусмотренных Водным Кодексом (2006 г.) Схем комплексного использования и охраны водных объектов, в которых специфика малых рек для конкретного речного бассейна может быть учтена путем определения приоритетов в осуществлении водоохранных мероприятий.
  2. Показано, что основным гидрологических процессом, обеспечивающим тесную связь водосбора и малой равнинной реки, определяющего ее водный режим и качество воды на рассматриваемой территории, является поверхностный склоновый сток в период весеннего снеготаяния (ПВСС). Установлено, что зависимости между средними многолетними значениями ПВСС для разных видов подстилающей поверхности и речного стока малых равнинных рек в период весеннего половодья устойчивы во времени, а аппроксимации их степенными функциями могут быть использованы в гидрологических расчетах с приемлемой для практики точностью. Получены оценки вклада ПВСС в формировании водности и качества воды малых рек. Отмечено, что ПВСС является основным фактором возникновения таких негативных процессов, как уменьшение водности, загрязнение водных ресурсов, заиление долин и русел малых рек, обусловливающих не только их неблагоприятное гидроэкологическое состояние, но и ухудшение водного режима и качества воды более крупных рек.
  3. Разработана геосистемная концепция улучшения гидрологического режима водосборов малых равнинных рек, основанная на представлении о них как природно – антропогенных геосистемах локального уровня. Сформулирована цель экологически безопасного улучшения гидрологического режима водосборов малых равнинных рек, достижение которой должно основываться на профилактическом принципе, согласно которому необходимо, прежде всего, не допускать и устранять причины возникновения и развития негативных процессов на водосборах и в речной сети малых рек, а не бороться с их последствиями. Показано, что наиболее перспективным направлением в достижении этой цели является оптимизация пространственной ландшафтной структуры территории малых равнинных водосборов в сочетании с применением для агрогеосистем нетрадиционных агротехнологий. Выбор оптимального варианта ландшафтной структуры водосбора должен быть основан на достижении результатов моделирования гидролого-геохимических процессов, формирующихся на водосборе, для различных вариантов ее конфигурации, задаваемых с применением ГИС-технологий, значений ряда критериев, используемых для оценки гидроэкологического состояния водных объектов.

Сформулирован алгоритм действий по практическому применению этой концепции.

  1. Выявлены закономерности внутри и межзональных многолетних изменений показателей климата (температуры воздуха и осадков) и получены оценки времени реакции на них факторов гидротермического состояния водосборов на начало снеготаяния (максимальных снегозапасов, глубины промерзания и влажности почвы), ПВСС, годового и весеннего речного стока малых равнинных рек в разных природных зонах Русской равнины.

Показано, что в основных природных зонах Русской равнины:

а) определяющий вклад в изменение средней годовой температуры воздуха оказывают ее изменения в холодный сезон года.

б) наоборот, изменения средних годовых сумм осадков обусловлены более высокой степенью связности с осадками в теплый сезон.

в) отсутствует связь между средними годовыми температурой воздуха и суммами осадков;

г) во всех природных зонах раньше всех происходит увеличение осадков в холодный сезон года;

д) начало увеличения средних годовых и за теплый сезон осадков во всех природных зонах запаздывает по времени в среднем на 12 лет от начала увеличения осадков холодного сезона;

ж) в то же время на те – же в среднем 12 лет происходит запаздывание наступления фазы увеличения одноименных видов осадков в лесостепной и степной зонах по отношению к началу их роста в южной части лесной зоны;

з) наибольшие отличия для всех природных зон присущи многолетней изменчивости температуры воздуха в теплый сезон.

и) в многолетних изменениях показателей климата определяющую роль в целом играет их внутри зональная изменчивость и меньшую – их межзональное взаимодействие.

Для всех природных зон с большой уверенностью диагностируется существенное изменение региональных климатических условий после конца 70-х годов прошлого века: статистически значимо возросли средние годовые и за отдельные сезоны осадки и температура воздуха. Средние годовые суммы осадков в степной зоне увеличились на 26%, в других природных зонах в среднем на 11%. Средняя годовая температура воздуха повысилась на 0.70С в южной части лесной зоны и на 10С в других природных зонах.

Наибольшее и наиболее быстрое влияние на изменение факторов гидротермического состояния водосборов на начало весеннего снеготаяния оказывает повышение температуры воздуха в холодный сезон. В результате изменений характеристик показателей климата происходит перестройка структуры их водного баланса в весенний сезон, выражающаяся в резком уменьшении ПВСС и увеличении доли грунтового стока в годовом стоке рек. За счет эффекта запаздывания в южной части лесной и лесостепной зонах, время реакции речного стока на многолетние изменения климата составляет в среднем 6 – 8 лет. В степной зоне полной перестройки структуры водного баланса водосборов не произошло. Фаза уменьшения ПВСС и речного стока, продолжается до настоящего времени, в связи с чем сделан вывод о том, что время реакции годового речного стока на совместное влияние многолетних изменений показателей регионального климата и хозяйственной деятельности в этой природной зоне может составлять 25 и более лет. Наличием лесов обусловлена квазисинхронность речного стока в маловодную по осадкам фазу в лесной и лесостепной зонах, а их отсутствием и большой мощностью зоны аэрации - асинхронность в степной зоне, по отношению к другим природным зонам. Различные виды хозяйственной деятельности на водосборе и в речной сети малых равнинных рек могут увеличивать время реакции годового речного стока на региональные многолетние колебания показателей климата (в южной части лесной и степной зонах), либо полностью их компенсировать (в лесостепной зоне). Изменения речного стока в период весеннего половодья в большей степени зависят от хозяйственной деятельности непосредственно в речной сети, чем от влияния колебаний регионального климата, которые оказывают непосредственное влияние на формирование гидрологического режима водосборов малых равнинных рек.

5. Сформулированы основные положения геоэкологического анализа антропогенных нагрузок на водосборы малых равнинных рек. Разработана методика такого анализа, сущность которой заключается в формировании матрицы антропогенных нагрузок в абсолютных и относительных показателях для малых водосборов, образующих гидрографическую сеть основной реки и последующего геоэкологического районирования всего ее бассейна по преобладающим видам антропогенных воздействий и степени экологической опасности. Различные варианты этой методики апробированы на примерах всего водосбора р. Истры и территории зоны наибольшего взаимовлияния Истринского водохранилища. Показано, что данная методика является новым, более объективным методом выявления во всем бассейне малой реки водосборов того из ее притоков и других структурных элементов гидрографической сети различной размерности (логов, балок, оврагов), которые находятся в критическом экологическом состоянии.

5. Разработан ландшафтно–гидрологический метод оценки средних многолетних характеристик гидролого–гидрохимических процессов (ПВСС, эрозии почвы, выноса биогенных элементов с жидким и твердым стоком), формирующихся на водосборах малых равнинных рек и их трансформации овражно-балочной сетью, обусловливающих диффузное биогенное загрязнение водных ресурсов этих и других малых водных объектов. На примере бассейна р. Истры, репрезентативного по физико-географическим условиям для территории южной части лесной зоны, получены оценки величины средних многолетних объемов потоков воды, твердого стока и биогенных элементов, как с частных малых водосборов, так и со всего бассейна р. Истры. Осуществлена проверка точности данной методики путем сравнения с данными натурных наблюдений, приведенными в литературе и с результатами расчетов по независимому методу руслового баланса масс. Показано, что эта методика позволяет получать оценки средних многолетних характеристик частных гидролого – геохимических процессов, формирующихся на водосборе и диффузного биогенного загрязнения со всего водосбора с приемлемой для практики точностью, а его вклад в формирование общего биогенного загрязнения малых рек южной части лесной зоны Русской равнины может составлять 40-90%.

  1. Выявлена более высокая эффективность использования тепла и влаги природными естественными геосистемами, по сравнению с природно-антропогенными агросистемами. На этой основе обоснована необходимость применения в земледелии таких нетрадиционных технологий, как создание с осени кулис из высокостебельных растений и мульчирование почвы растительными остатками, которые приближают функционирование агросистем к природным геосистемам.
  2. Разработана полуэмпирическая динамико-стохастическая модель (Д-С-М) формирования ПВСС, адаптированная для почвенно-климатических условий Центральной лесостепи Русской равнины. Показано, что модель достаточно адекватно данным фактических наблюдений описывает процесс формирования ПВСС на склонах и водосборах малых равнинных рек, а учет в ней стохастической структуры снежного покрова, позволяет повысить точность расчета его объема на 30%. В этой связи сделан вывод о том, что эта модель может рассматриваться как надежный метод оценки гидрологической эффективности применения различных агротехнологий.
  3. На основе динамико-стохастического моделирования впервые получены теоретические оценки гидрологической эффективности улучшения структуры водного баланса склонов водосборов малых равнинных рек в период весеннего снеготаяния комплексом традиционных и указанных выше нетрадиционных агротехнологий. Показано, что применение экологически более благоприятных и экономически менее затратных нетрадиционных агротехнологий, по сравнению с комплексом агроприемов, применяемых в современном земледелии, обеспечивает формирование лучших условий для впитывания талых вод, приращения влагозапасов в почве и обусловливает устойчивое снижение весеннего склонового стока, как основного фактора эрозии почвы, оврагообразования и диффузного загрязнения водных объектов и их следует рекомендовать к более широкому использованию на практике.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

В научных журналах, рекомендуемых ВАК

  1. Пространственная неравномерность коэффициента фильтрации почвы на пашне и целине в Центральной лесостепи // Метеорология и гидрология. 1982. №10. С.113-115.
  2. Выбор слоя – индикатора при мониторинговых наблюдениях влажности почвы// Изв. АН СССР. сер. географ. 1987. № 2. С.72-79 (в соавторстве с М.В.Кумани)
  3. Проблемы малых рек России // Гидротехническое строительство. 1994. N8. С.1-5. (в соавторстве с Н.И.Коронкевичем и Д.А.Елисеевым)
  4. Малые реки в системе Волги // Известия РАН. сер. географ. 1996. N1. С. 33-44. (в соавторстве с Н.И.Коронкевичем, И.С.Зайцевой)
  5. Влияние мульчи из растительных остатков на формирование термического режима почвы в зимний период //Почвоведение. 1990.N 12. С.46-54.(в соавторстве с Е.М.Гусевым)
  6. Влияние соломенной мульчи из растительных остатков на термический режим почвы после схода снежного покрова //Почвоведение. 1992. N5. С.49-59. (в соавторстве с Е.М.Гусевым, О.Н.Бусаровой, А.А.Шурхно).
  7. Современные антропогенные воздействия на водные ресурсы // Известия РАН. сер. геогр.1998. № 5. С.55-68.(в соавторстве с Н.И.Коронкевичем, И.С.Зайцевой, С.В.Долговым)
  8. О современном состоянии изучения поверхностного стока в основных почвенных зонах Европейской России // Почвоведение. 1999. №9. С.1115-1125. (в соавторстве с Н.И.Коронкевичем)
  9. Сток и эрозия почвы на водосборах как факторы экологической обстановки на реках //Изв. РАН. сер. геогр. 2000. №1. С. 52-63. (в соавторстве с Н.И.Алексеевским, Н.И.Коронкевичем, Л.Ф. Литвиным, Р.С.Чаловым)
  10. Геоэкологический анализ антропогенных воздействий на водосборы малых рек // Известия РАН. сер. географ.2000. № 4 С.74-82.
  11. Пространственно-временная изменчивость потока биогенных элементов и качества воды малой реки // Водные ресурсы. 2002. Т. 29. №3. С.343-349. (в соавторстве с Г.С.Шилькрот)
  12. Динамико-стохастическое моделирование процессов формирования весеннего склонового стока на малых водосборах // Почвоведение. 2003. №7. С.847-861. (в соавторстве с Е.М.Гусевым)
  13. Реакция поверхностного весеннего стока на региональные изменения климата //Известия РАН. сер. географ. 2004. №4. С. 72-84.
  14. Мезомасштабная модель динамики промерзания почвы // Метеорология и гидрология. 1997.N 5. С.81-89. (в соавторстве с Е.М.Гусевым, О.Н.Бусаровой)
  15. Геоэкологическое районирование водосбора (на примере Истринского водохранилища) //Водные ресурсы. 2004. № 5. С. 627- 634.
  16. Стадийность развития водоемов – охладителей атомных электростанций // Известия РАН. сер. географ. 2005. № 3. С. 63 – 67. (в соавторстве с Г.С.Шилькрот)
  17. Метод оценки выноса биогенных элементов в овражно – балочную и речную сеть малой реки //Известия РАН, сер. географ. 2007. №4, С.44 – 53 (в соавторстве с Ф.Н.Гуровым, Г.С.Шилькрот)
  18. Пространственные и временные закономерности изменения весеннего склонового и речного стока на Русской равнине //Известия РАН, сер. географ. №4 С.71-81. (в соавторстве с Е.А.Кашутиной)
  19. Эффективность агроприемов в управлении гидрологическими процессами на малых водосборах в период весеннего снеготаяния //Почвоведение 2008. № 3. С.321 - 329 (в соавторстве с Е.М.Гусевым, Е.А.Кашутиной)
  20. Влияние региональных колебаний климата и хозяйственной деятельности на изменения гидрологического режима водосборов и стока малых рек // Водные ресурсы (в печати). ( в соавторстве Е.А.Кашутиной)

Публикации в журналах, сборниках и монографиях

  1. О применении дистанционных методов в экспериментальных воднобалансовых исследованиях // Дистанционные методы исследования геосистем. М.: ИГ РАН. 1978. С.85-94.
  2. К проблеме дистанционной параметризации моделей формирования стока элементарных водосборов //Гидрологические исследования № 1. МГК при Президиуме АН СССР. М.: 1986. С. 30-36. ( в соавторстве с Ю.Н.Куликовым)
  3. Исследование снеготаяния в элементарных геосистемах с использованием крупномасштабных аэрофотоснимков //Современная проблематика дистанционных исследований геосистем. М.: ИГ РАН, 1983. С.75 – 86.
  4. Методика расчета термического режима почвы в зимний период //Материалы метеорол. иссл. № 10. М.: МГК при Президиуме АНСССР. 1986,С.87-100 (в соавторстве с Е.М.Гусевым)
  5. Расчет влажности почвы при мониторинговых наблюдениях геосистем // Геосистемный мониторинг. Строение и функционирование геосистем. М.: ИГ РАН. 1986.С. 191-208. (в соавторстве с М.В. Кумани)
  6. Моделирование склонового стока талых вод с учетом пространственной вариации снегозапасов // Изучение и оптимизация водных ресурсов Центральной лесостепи. МФ ГО СССР. Курск. 1987. С.91-100. (в соавторстве с Е.М.Гусевым)
  7. Изменение в пространстве и времени влагозапасов в почве некоторых агроэкосистем Центральной лесостепи //Исследование состояния геосистем дистанционными методами. М.: ИГ РАН. 1987.С.55-70.
  8. Изменчивость тепловлагообеспеченности геосистем Центральной лесостепи в ходе их функционирования //Временная организованность геосистем. М.: ИГ РАН. 1988. С.139-151.
  9. Гидрологические наблюдения в геосистемном мониторинге // Принципы и методы геосистемного мониторинга. М. Наука. 1988.С.48-54. (в соавторстве с Н.А.Барымовой, Е.П.Чернышовым)
  10. Вопросы управления гидрологическим режимом агрогеосистем // Степи Русской равнины. Состояние, рационализация аграрного освоения. М.: Наука. 1994. С.90-100.
  11. Пространственная неоднородность и водоотдача снежного покрова на склонах водосборов малых рек Це

    Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 ||
     





 
© 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.