Изменения водного и гидрохимического режимов рек центральной части европейской России: анализ современной и перспективной водообеспеченности регионов

Статус: Текущий

Номер гранта:

17-05-00518

Область научного знания:

Науки о Земле

Тип конкурса:

 («а») инициативные научные проекты

Год выполнения:

2017-2019 гг.

Руководитель:

Джамалов Р.Г.

Статус заявки:

поддержана

Аннотация к заявке:

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы гидрологии и гидрогеологии, связанной с оценкой современных и ожидаемых климатообусловленных изменений водного режима и влагозапасов. Поставленная цель, помимо научной, становится практически значимой с учетом достоверности произошедшего потепления и вероятности его продолжения. Для достижения поставленных задач используется широкий комплекс методов изучения пространственной и временной изменчивости характеристик водного баланса, ресурсов и гидрохимического режима стока рек центральной части ЕЧР под влиянием природных факторов и хозяйственной деятельности.

Актуальность проводимых исследований и их результатов обусловлена, прежде всего, детальным изучением взаимосвязи изменения параметров климата с гидролого-гидрогеологическим режимом водосборов и особенностями формирования ресурсов поверхностных и подземных вод центральной полосы России, где подобные аспекты важны не только с научной, но и с водохозяйственной точки зрения для этой наиболее населенной территории.

Именно водный режим и его связь с климатическими параметрами служат основой при прогнозных оценках как ресурсов, так и водообеспеченности территорий, особенно в маловодные годы.

Планируемые исследования гидрохимического стока важны для выяснения пределов допустимой антропогенной нагрузки на водные объекты и расчета их экологической емкости.

      

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Проект направлен на оценку современных и ожидаемых обусловленных климатом изменений водного режима и влагозапасов. Поставленная цель, помимо научной, имеет практическую значимость в связи с многолетним развитием происходящего потепления.

Для получения данных о величине бассейновых влагозапасов использованы данные проекта GRACE, которые дают возможность получить их изменение относительно средних значений за 2004 – 2009 гг. Влагозапасы во многом определяют величину речного стока, т.е. появление маловодных и многоводных периодов. Показано значительное влияние суммарных бассейновых влагозапасов на величину речного стока в период летней межени. Происходящее перераспределение стока между меженью и половодьем привело к выравниванию сезонного стока.

Выполнен также сбор спутниковой информации за 1979 – 2015 гг. для оценки распространения снежного покрова и влагозапасов в центральных районах ЕЧР. Спутниковые данные о снежно-водном эквиваленте и снежном покрове соответствуют данным, полученным в ходе наземных наблюдений в бассейне реки Оки. По дистанционным данным построены карты средних дат установления, схода и продолжительности залегания снежного покрова за 1981–2016 гг. в бассейне Верхнего Дона. Показано, что именно водный эквивалент снега рассматривается в качестве одного из ведущих факторов изменения величин сезонного и годового стока.

Кроме того, показано, что в двумерной задаче о стоке из неоднородного водоносного горизонта в открытый водоем увеличение коэффициентов водопроводимости горизонта необязательно приводит к увеличению стока. В стационарной задаче о движении грунтовых вод в безнапорном горизонте строго доказано, что в водоносном горизонте расход грунтовых вод монотонно зависит от коэффициентов фильтрации неоднородного грунта. Для нестационарной задачи о фильтрации через безнапорный горизонт с неоднородной структурой грунта приведены примеры отсутствия монотонной зависимости расхода и уровня грунтовых вод от коэффициентов фильтрации.

Помимо этого, в работе исследована задача о вертикальной инфильтрации влаги при ее импульсном поступлении через верхнюю границу грунта. Рассмотрены случаи инфильтрации как в сухой, так и во влажный грунт. Величина поверхностного питания, которая должна использоваться в качестве граничного условия на верхней границе грунта, определяется не только режимом атмосферных осадков, но также зависит от микрорельефа, состояния почвы и погодных условий.

Важным результатом работы является анализ законов движения частиц влаги при нестационарной инфильтрации. В этом отношении получены явные оценки для времени движения частиц от поверхности до заданной глубины. Установлено, что для более интенсивных, но менее продолжительных импульсов инфильтрации при сохранении общего объема поступившей влаги ее частицы движутся вниз быстрее.

Изучению именно этих вопросов были посвящены комплексные исследования по проекту. Указанные выше результаты будут способствовать решению важных задач водообеспеченности при условии дальнейшего развития актуальных проблем рационального природопользования и экономики соответствующих регионов страны.

Тренды зимнего стока в бассейне Верхнего Дона за период 1981–2014гг. по месяцам.jpg

Тренды зимнего стока (м3/с) в бассейне Верхнего Дона за период 1981–2014гг. по месяцам: а) декабрь, б) январь, в) февраль, г) март.


Снежный покров на ЕЧР по спутниковым данным (MOD10C2) за период 2000–2016 гг.jpg

Снежный покров на ЕЧР по спутниковым данным (MOD10C2) за период 2000–2016 гг.: а ― дата установления; б ― дата схода; в ― продолжительность залегания. Штриховкой обозначены районы, где ошибка превышает 40%


Изменение водного эквивалента снега (SWE) и числа дней с положительной температурой в марте для бассейнов.jpg

Изменение водного эквивалента снега (SWE) и числа дней с положительной температурой (дни T>0°C) в марте для бассейнов: а) Западная часть Верхнего Дона, р. Сосна, м/с Поныры (52.31с.ш. 36.3в.д.), б) Восточная часть Верхнего Дона, р. Ворона, м/с Балашов (51.55с.ш. 43.15 в.д.).

 

Дата публикации: 02.03.2020



Все проекты