Гидрология суши

В учебном пособии освещаются вопросы оценки качества поверхностных вод, рассматриваются основные источники загрязнения и методы химического анализа поверхностных вод. Представлены различные методы оценки качества воды по гидрохимическим, гидробиологическим и экотоксикологическим показателям, а также критерии пригодности воды для питьевых и хозяйственных целей. Полученные магистрантами знания могут быть использованы при разработке и осуществлении мероприятий по охране вод, обеспечению их экологической безопасности и рациональному использованию водных ресурсов.

Северо-Восток России – регион, водообеспеченный по показателям среднегодового стока, но ежегодно в зимний период он превращается в вододефицитный. Для выработки мер по снижению действия этого негативного гидроэкологического фактора необходимо изучить закономерности изменения речного стока в зимнюю межень. Цель работы – получить математическую модель кривых истощения стока для непромерзающих рек Северо-Востока России в зимнюю межень и применить ее для предвычисления ежедневных расходов воды. На основе анализа гидрографов зимнего стока непромерзающих рек Северо-Востока России выявлены различия в характере истощения стока по обе стороны Главного водораздела Земли, обусловленные климатическими условиями. Кривые истощения зимнего стока хорошо описываются экспоненциальной функцией. Коэффициент истощения стока связан с тепловым стоком реки, косвенно характеризующим режим поступления тепла и влаги на водосбор. Для неизученных рек предложен индекс тепловодообеспеченности бассейна, представляющий собой произведение нормы слоя годового стока и среднемноголетней температуры воздуха по Цельсию, увеличенной на 20 °C. Полученная математическая модель позволяет предвычислять ежедневные расходы воды на полгода вперед (середина октября – середина апреля) не только на работающих гидрологических постах, но и на неизученных реках. Для этого необходимо измерить расход воды в середине октября или же определить его по модулю расхода ближайшей реки-аналога. Верификация модели проводилась по данным двух гидрологических постов, которые не использовались при разработке расчетной схемы, т. е. на независимом материале. Точность расчета средне- многолетних кривых зимнего стока 11,4–14,7 %, а кривых конкретных лет – 3,3–16,7 %.

Предложен алгоритм учета дополнительного гидравлического сопротивления, вызванного водной растительностью. Его реализация при моделировании русловых деформаций в узле слияния равнинных рек Суды и Колпи (Вологодская область) позволила проанализировать влияние растительности на переформирование русел равнинных рек.

Предлагается методика комплексной оценки многолетних изменений загрязненного стока рек и факторов их формирования, состоящая их трех этапов. Первый этап включает автоматизированные расчеты относительной внутригодовой продолжительности и объема загрязненного стока воды для каждого ингредиента и каждого года всего исследуемого периода по имитирующим показателям. На втором этапе проводится оценка многолетних изменений рассчитанных показателей и факторов их формирования.

Предложена математическая модель движения воды и твердого вещества в трехмерной постановке. Представлен взаимосвязанный расчет переменных состояния водного потока и потока твердого вещества. Сопротивление донных отложений движению потока представлено такими характеристиками грунта, как коэффициент внутреннего трения грунта и силы сцепления грунта при сдвиге.

Метеорологическая станция Сурское расположена в лесостепной холмистой местности, типичной для Ульяновской области, славящейся своими живописными местами и богатой историей. Известно, что первые метеонаблюдения на базе поста, начались здесь еще за полвека до этого, но ни материалов, ни воспоминаний не сохранилось.

Село Кондоль расположено в юго-западном географическом районе Пензенской области. Кондольский район был ранее и сейчас является одним из крупнейших сельскохозяйственных районов. Именно поэтому для обеспечения народнохозяйственных организаций агрометеорологической информацией 25 октября 1937 г. была открыта метеорологическая станция Кондоль.

Метеорологическая станция Айдырля была организована 17 октября 1937 года.

Метеорологическая станция Троицкое – Тюльганского района была организована 27 сентября 1937 года на базе поста, который работал с 1925 по 1930 годы. Первым начальником станции был Усанов Константин Васильевич. Штат станции в то время состоял из 4 человек.

В 2012 г. исполнилось 75 лет с начала метеорологических наблюдений на метеостанции Елабуга. Метеостанция была создана в 1937 г. в селе Елабуга Хабаровского края.

В 2012 г. исполнилось 100 лет с начала метеорологических наблюдений на метеостанции Лермонтовка.

Анализируется возможность использования динамических моделей формирования суточных расходов воды в виде дифференциальных уравнений первого и второго порядков для фонового прогнозирования процесса изменения модулей стока с предоставлением прогностической информации в виде соответствующих карт, с помощью которых можно с заблаговременностью 8 суток прогнозировать траектории смещения экстремальных значений стока.

Полученные данные о среднемноголетнем ионном стоке горных рек послужили основой для исследования его распределения и усовершенствования методики расчета в зависимости от среднегодового стока воды, средней высоты и площади водосбора.

В 1929 г. в урочище Высокая Дубрава была перенесена магнитная обсерватория. А с 16 августа 1936 г. на Объединенной гидрометеорологической станции Верхнее Дуброво ведутся постоянные метеорологические наблюдения и эта дата считается днем рождения станции.

Первые метеорологические наблюдения в Буйнакске начались в мае 1860 г. В настоящее время метеостанция Буйнакск входит в группу подразделений гидрометслужбы Республики Дагестан; она хорошо оснащена приборами и относится к реперной сети по метеорологическим и агрометеорологическим наблюдениям.

Предложен метод тематической обработки данных измерений радиометра AVHRR-3 ИСЗ "NOAA" в условиях безоблачной атмосферы для получения оценок температуры подстилающей поверхности и ряда характеристик растительности. Разработана технология определения значений этих величин по данным радиометра MODIS ИСЗ EOS "Terra" и "Aqua". Оценка температуры и характеристик растительности производилась для водосбора реки Сейм (Курская область).

Выполнен анализ данных Государственной сети наблюдений о стоке воды за весь период наблюдений и уровнях воды в дельте реки Волга за период зарегулированного режима стока (1961-2006 гг. ). С помощью разностно-интегральной кривой восстановленного естественного годового стока выделены периоды с разной водностью, установлена современная тенденция многолетних изменений стока воды.

Дан обзор современного состояния проблемы численного моделирования процесса заторообразования на реках. Приводятся описание и алгоритмы математических моделей заторов льда. Рассмотрены вопросы, связанные с их практическим применением для целей прогноза заторных наводнений.

Представлен способ расчета дождевых максимальных расходов для малых водосборов. Метод основан на использовании гидрометеорологических параметров водосборов, свойств почвогрунтов и наблюдаемых характеристик дождей.

Рассмотрены особенности и способы создания карт пространственного распределения корреляционной функции на примере зависимости зимнего стока и осенних осадков. Методом пространственной регрессии восстановлена карта стока.

Настоящая публикация освещает результаты оценки взаимосвязи сроков начала и максимума половодья с повторяемостью синоптических процессов над Атлантикой в зимние месяцы, характерными сроками изменений температуры в средней части бассейнов и характеристиками снежного покрова.

Излагается методика построения графиков изменения уровней воды по длине реки и ее использования для определения мест формирования заторов льда в реках, оценки максимальных заторных уровней и риска затопления территории на участках рек, не охваченных режимными гидрологическими наблюдениями.

Получены многолетние характеристики сроков наступления весенних ледовых фаз на гидрологических постах устьевых областей Оби и Енисея. Проведен анализ связи сроков наступления ледовых фаз с повторяемостью синоптических процессов над Атлантикой и Евразией в осенне-зимние месяцы, датами накопления температур 5, 10, 20, 30 и 40{0} C по наблюдениям на метеорологических станциях, а также сроками начала ледохода.

Предлагается одномерная математическая модель движения водного потока и наносов в открытых руслах, в основе которой лежит рассмотрение сил, действующих на водный поток, донные отложения и наносы.

Для расчета неустановившихся течений в руслах с поймами рассмотрены две математические модели, основанные на уравнениях Сен-Венана. В модели 1 влияние наличия поймы на прохождение волн попуском или паводком учитывается через суммарные для русла и поймы морфометрические и гидрологические характеристики. В модели 2, основанной на выделении руслового потока, пойма играет роль аккумулирующей емкости.

Для области формирования стока реки Зеравшан впервые определена изменчивость основных составляющих годового водного баланса: осадков, испарения, ледникового питания и динамического запаса воды в бассейне.

Пособие содержит начальные сведения о пакете STADIA, позволяющие освоить основные приемы работы с массивами данных, а также научиться практическому использованию двух модулей пакета ─ факторного анализа и шкалирования.