Гидрология суши

В работе рассмотрены теоретические вопросы правового регулирования и действующее российское законодательство в сфере охраны поверхностных вод от загрязнения, выявлены и проанализированы основные организационные и практические проблемы охраны водных объектов от негативного антропогенного воздействия, а также разработаны научно обоснованные рекомендации по совершенствованию водного и экологического законодательства. Издание подготовлено по состоянию законодательства на сентябрь 2011 г.

Издание посвящено научным и прикладным аспектам гидрохимии и гидроэкологии поверхностных водных ресурсов с акцентом на влиянии антропогенных факторов, изменяющих качество природных вод при их загрязнении. Основу книги составляют специально подобранные многочисленные публикации автора и написанные при его участии по указанным проблемам, помогающие раскрыть и объяснить отдельные наиболее важные стороны процессов формирования вод суши в условиях техногенеза. Некоторые разделы пособия содержат конкретные результаты мониторинга качества вод и моделирования гидрохимических и гидроэкологических процессов в природных водных экосистемах.

Михаил Васильевич Ломоносов в 1761 году, проводя астрономические наблюдения прохождения планеты Венера через солнечный диск, обнаружил ряд оптических явлений, которые были объяснены им с позиций существования атмосферы вокруг планеты, что открыло путь к исследованию атмосфер и климата других планет, в том числе экзопланет. Изучение планет продемонстрировало огромный набор самых разных вариантов планетных миров. В то же время оказалось, что физические процессы, управляющие атмосферными процессами и приводящие к столь разным результатам, одни и те же на любых планетах. Этот результат создает уверенность в фундаментальности знаний, полученных на основе "земной" метеорологии. В этом смысле изучение планетных атмосфер оказывается очень важно не только из-за решения задач открытия других миров, поиска жизни во Вселенной и т. д., но и с точки зрения применения полученных знаний для решения земных проблем - изменений климата и моделирования динамики атмосферы.

Расчет начальной концентрации взвешенных веществ и моделирование распространения облака мути в водных экосистемах является в настоящее время одной из актуальных задач в связи с необходимостью оценки влияния различных типов работ, планируемых к реализации на водных объектах, на обитателей этих экосистем. Решение такой задачи носит комплексный характер и обсуждается в различных научных школах. Для проведения предварительных оценок используются несложные инженерные методы, которые описаны в нормативно-правовых документах и методических рекомендациях. Одним из самых сложных методов прогнозирования динамики концентрации взвешенных веществ является построение трехмерной математической модели с последующей разработкой методов ее решения при использовании высокопроизводительных вычислений. С другой стороны, пристальное внимание государства к промышленному освоению арктических территорий обусловливает комплексное уточнение методов (как инженерных, так и математических) оценки воздействия планируемых работ на окружающую среду с целью нивелирования глобальных экологических рисков. В данной статье представлены результаты исследования динамики плотности морской воды в зависимости от температурных данных и солености, приведена методика расчета плотности воды на основе Международного уравнения состояния морской воды. Получены расчетные значения гидравлической крупности частиц при различных значениях плотности воды и исследована зависимость изменения начальной концентрации взвешенных веществ от скорости осаждения частиц. Реа- лизован численный эксперимент, результаты которого показали, что на начальную концентрацию облака взвешенных веществ, образующегося от точечного источника при дноуглубительных работах в приустьевых районах арктических морей, влияет плотность воды.

В учебном пособии рассмотрены основные типы водных объектов суши и особенности использования водных объектов отраслями экономики, в том числе с участием гидроузлов; изложены общие сведения о водном и водохозяйственном балансах, гидрологических и водохозяйственных расчётах. Рассматриваются классификации водохранилищ и основные положения регулирования речного стока водохранилищами и каскадами гидроузлов, изменения речного стока под влиянием хозяйственной деятельности; обсуждаются вопросы жизнедеятельности системы «водохранилище — речной бассейн» как природно-техногенного комплекса, а также особенности влияния водохранилищ на речные бассейны.

Рассмотрены основные вопросы гидрометрии; даны описания методов проведения работ по измерению уровней воды, глубин, скоростей, расходов и других характеристик водотока и обработки результатов измерений. Приводятся описания приборов и способы производства работ.

В монографии представлены результаты исследования экосистемы водоема-охладителя Березовской ГРЭС-1 с периода его заполнения. Произведена обработка массива данных методами математической статистики с выделением факторов формирования качества воды, что, несомненно, является ценным материалом для исследователей, работающих в области прикладной экологии.

Интервью председателя правления Российского водного общества А. П. Каткова о проблемах комплексного управления водными ресурсами, функционирования отрасли водоснабжения и водоотведения, обеспечения безопасности и безвредности питьевой воды.

Об интерактивной карте качества воды, с помощью которой можно узнать качество воды в кране, воды в водозаборе, какие риски существуют для здоровья в том или ином регионе, а также посмотреть список лабораторий по определению качества воды.

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 %.

Разработан алгоритм, позволяющий оценить гидрологическую роль основных антропогенных факторов формирования стока р. Москвы в отдельности и в комплексе. Проанализировано влияние на сток в бассейне р. Москвы ландшафтных преобразований, гидротехнических сооружений, использования воды за характерные периоды последних 150 лет (середина XIX в., начало ХХ вв., 1960–1980 гг., первое десятилетие XXI в., период исчисления нормы стока). Показано основное гидрологическое влияние урбанизации на территории бассейна р. Москвы на формирование речного стока в последние десятилетия. Оценено соотношение антропогенных и климатических факторов общего изменения стока р. Москвы в начале XXI в

Предложено критериальное соотношение, которое позволяет оценить возможность возникновения лавинообразного передвижения гиперконцентрированного (наносами) селя в конкретном селеносном водотоке.

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.

История регулярных метеорологических наблюдений в Якутии уходит корнями в 19 век. Гидрометслужба Якутии получила импульс для развития именно в военный период. Во времена реформ 1980-1990-х годов управление сохранило основную сеть пунктов наблюдений и даже приобрело новые станции и посты.

Рассмотрены подходы по построению зон затопления в применении к ряду населенных пунктов Ленинградской области. Отмечены практические проблемы, возникающие при расчете характеристик периодически затапливаемых территорий, а также описываются возможные варианты их решения. Анализируется опыт применения различных видов дополнительной информации, в том числе космических снимков высокого разрешения, в целях повышения надежности расчетов.

Рассмотрен гидрологический режим озерно-речных систем водосбора западной части Белого моря. Исследовано влияние искусственного регулирования и изменений климата на гидрологический режим рек региона на основе анализа длительных рядов наблюдений (1931–1996 годы) за основными гидрологическими характеристиками. Гидроэнергетическое освоение рек региона привело к увеличению меженного стока и сокращению доли стока за половодье в среднегодовом стоке воды. Этому также способствовали изменения климата, происходившие в регионе. На территории водосбора западной части Белого моря в исследуемый период наблюдалось повышение среднегодовых температур и увеличение годового количества осадков. При этом наиболее значительное повышение температур и увеличение количества осадков происходило в холодное полугодие, способствуя частичной «сработке» снежного покрова в зимний период. На территории водосбора Белого моря в исследуемом периоде отмечалась фаза повышенной водности и общей увлажненности. Положительные тренды среднегодовых расходов воды были отмечены на всех реках рассматриваемого региона. Согласно оценкам Государственного гидрологического института, рост средних годовых температур и увеличение количества осадков продолжаются и в настоящее время. Учитывая сохранение отмеченных климатических тенденций, можно предположить дальнейшее сглаживание сезонных колебаний стоковых характеристик. Вычислены коэффициенты условного водообмена для крупных озер и водохранилищ региона. Большинство водоемов характеризуются слабым внешним водообменом, а значит, способны ассимилировать значительное количество загрязняющих веществ, в т. ч. антропогенного происхождения. Большое количество таких озер, расположенных на водосборах рек, может значительно снизить поступление твердого стока и растворенных химических веществ в море.

Приводится количественная оценка самоочищающей способности воды в отношении показателей окисляемости и цветности для трех водохранилищ с разной проточностью - Иваньковского, Учинского и Можайского. Оценен вклад отдельных внутриводоемных процессов в снижение этих показателей по данным натурных наблюдений на Можайском гидрологическом полигоне.

Приведены сведения по гидростатике и динамике жидкости, гидравлическим сопротивлениям, равномерному и неравномерному движениям жидкости, гидравлическим расчетам водопропускных сооружений, фильтрационным и гидрологическим расчетам при их проектировании. Содержит теоретическую и практическую части, контрольные задания и рекомендации по их выполнению, примеры решения задач и справочные таблицы.

Учебно-методическое пособие содержит программу теоретического курса «Гидрология», методические разработки по выполнению лабораторных работ, вопросы и упражнения для самостоятельной работы студента, карты, таблицы и номограммы, необходимые для выполнения лабораторных работ, а также список обязательной и дополнительной литературы, интернет-ресурсов, электронных библиотек по курсу. Чтобы использовать ряд разделов данного пособия необходимо уметь работать с текстовым редактором, табличным процессором и графическим редактором на уровне начинающего пользователя.

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.