WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

Зональный сток рек центральной Азии в условиях изменяющегося климата

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

ТРУБЕЦКОВА Марина Дмитриевна

ЗОНАЛЬНЫЙ СТОК РЕК ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА

25.00.27 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата

географических наук

Москва-2012


Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте водных проблем Российской академии наук

Научный руководитель:      БОЛГОВ Михаил Васильевич,

доктор технических наук

Официальные оппоненты: КОРОНКЕВИЧ Николай Иванович

доктор географических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской академии наук, заведующий Отделом гидрологии

ФРОЛОВА Наталья Леонидовна

кандидат географических наук, доцент, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, кафедра гидрологии суши

Ведущая организация:       Федеральное        государственное        бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский    государственный    университет природообустройства»

Защита состоится «20» июня 2012 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета     Д.002.040.01     при     Федеральном     государственном     бюджетном учреждении   науки  Институте   водных  проблем  РАН  по   адресу:   119333, г. Москва, ул. Губкина, 3 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных проблем

РАН.

Автореферат разослан «_____ » мая 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук,

профессорР.Г. Джамалов

2


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. В настоящее время особую актуальность приобретают гидрологические проблемы, связанные с использованием водных ресурсов трансграничных рек. Ярким примером является бассейн р. Амударьи, расположенный на территории пяти государств Центральной Азии, и в целях устойчивого развития всего региона необходимо изучение его водных ресурсов. Наблюдающиеся в регионе изменения климата создают значительную неопределенность в прогнозировании будущего состояния водных ресурсов. Горная часть бассейна р. Амударьи является зоной формирования стока, и подробное изучение гидрологических особенностей именно в этой части бассейна в изменяющихся климатических условиях чрезвычайно важно для развития методов расчетов и прогноза стока на всем бассейне.

В горных районах гидрологические посты расположены, как правило, в среднем и нижнем течении рек, измерения на них характеризуют лишь среднюю удельную водоносность всего бассейна и не отражают высотную поясность в распределении стока, т.е. основную природную закономерность, типичную для горных территорий. Для целей анализа и прогноза гидрологических процессов в горных районах требуется более детальное изучение распределения стока по высотным зонам, поэтому развитие методов исследования зонального стока горных рек весьма актуально и с методической точки зрения.

Цель работы - исследование особенностей зонального стока горных рек бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи и его изменений в условиях изменяющегося климата.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

  1. Выделить на изучаемой территории гидрологические районы, однородные с точки зрения изменения зонального стока с высотой.
  2. Вычислить величины зонального стока для каждого из выделенных районов.

3


  1. Выявить общие закономерности в изменении зонального стока с высотой.
  2. Рассмотреть особенности климатических изменений на территории бассейнов Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи.
  3. Оценить влияние изменения климатических факторов и сокращения площади оледенения на зональный сток рек.

Методы и объекты исследования. Объектом исследования являлся сток рек бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи и его высотная зональность. Использовались данные наблюдений за месячным стоком на 85 гидрологических постах, информация о распределении площадей водосборов по высоте, данные по температуре воздуха и количеству осадков на наземных метеостанциях. Для вычисления величин зонального стока использовался метод регуляризации А.Н. Тихонова для решения некорректно поставленных обратных задач.

Научная новизна работы:

  1. Впервые для бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи решена обратная задача о зональном стоке и вычислены значения зональных модулей стока для различных высотных диапазонов. Выполнено районирование территории бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи по характеру изменения зонального стока с высотой.
  2. Выявлено и проанализировано влияние климатических факторов на зональный сток рек исследуемого региона.
  3. Проанализированы колебания величин зонального стока в годы с различной водностью.
  4. Рассмотрено влияние деградации горного оледенения на зональный сток бассейнов Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи.

Защищаемые положения.

1. На территории бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи выделено семь однородных районов в соответствии с характером изменения

4


величин зонального стока с высотой, вычисленных методом регуляризации А.Н. Тихонова для решения некорректно поставленных обратных задач.

  1. Выявлено, что изменение величины зонального стока с высотой в однородных районах бассейна Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи имеет сложный характер: при выходе рек на равнинную территорию величина стока близка к нулю, с высотой модуль стока растет до определенной величины, затем в верхних высотных диапазонах модуль стока снова понижается.
  2. Доказана возможность определения стока неизученных рек с помощью вычисленных значений зонального стока.
  3. Выявлена корреляционная связь зонального стока и годовых сумм осадков на различных высотных диапазонах в выделенных районах исследуемой территории.
  4. Выявлено увеличение зонального стока в верхних высотных диапазонах и смещение вверх зоны наибольших значений стока, произошедшее после 1970 г. в результате изменений климата и деградации оледенения в горных районах Центральной Азии.

Практическая значимость работы. Вычисленные зональные модули стока для бассейна Амударьи, Кашкадарьи и Зеравшана дают возможность получить оценки современного состояния водных ресурсов данного региона. Проведенное районирование исследуемой территории позволяет оценивать сток неизученных рек. Выявленные корреляционные связи зонального стока и климатических характеристик и влияние деградации оледенения на зональный сток важны для гидрологического прогнозирования.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на российских и международных научных форумах, семинарах и конференциях: Centrai Asia Symposium, Scientific Workshop "Emerging needs in the Aral Sea basin" (Wageningen, the Netherlands, 2008), «International Conference on Hydrology and Climate Change in Mountainous Areas» (Kathmandu, Nepal, 2008); XII World Water    Congress    (Montpellier,    France,    2009),    международном    семинаре

«Генетические и вероятностные методы в гидрологии: проблемы развития и

5


взаимосвязи» (Одесса, 2009), First International Conference on Economists & Management of Water in Arab World and Africa (Assiut, Egypt 2009), международной научно-практической конференции «Социально-экологические проблемы сельского и водного хозяйства» (Москва, 2010 г.), международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.И. Куделина «Ресурсы подземных вод: Современные проблемы изучения и использования» (Москва, 2010); Sixth World FRIEND Conference «Global Change: Facing Risks and Threats to Water Resources» (Fez, Morocco, 2010); всероссийской научной конференции «Современные проблемы стохастической гидрологии и регулирования стока», посвященной памяти проф. А.В. Рождественского, на совместном научном семинаре отделов гидрологии и гляциологии ИГ РАН (2011), на научных семинарах лаборатории моделирования поверхностных вод ИВП РАН (2010, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, включая 3 статьи в рецензируемых научных журналах, определенных ВАК РФ, и 8 работ в других изданиях, включая раздел коллективной монографии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы (103 наименования) и 2 приложений. Объем работы составляет 128 страниц, в том числе 37 рисунков, 24 таблицы.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н. Михаилу Васильевичу Болгову за научное руководство работой, помощь, ценные советы и рекомендации, а также коллективу Лаборатории моделирования поверхностных вод ИВП РАН за моральную поддержку, внимание и важные замечания при обсуждении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи  исследований,  показана научная  новизна,  практическая значимость

6


работы, представлены основные положения, выносимые на защиту, а также приводятся сведения об апробации результатов работы.

В главе 1 рассмотрена гидрологическая изученность бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи, дана краткая характеристика природных условий региона. Особое внимание уделено рассмотрению климатических факторов и условий формирования водных ресурсов в горно-ледниковых условиях. Основными особенностями формирования стока горных рек являются вертикальная зональность физико-географических условий на водосборе и пространственная неоднородность его строения. Главными источниками питания рек бассейна Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи являются талые воды сезонных снегов. Ледниковое, дождевое и подземное питание играет меньшую роль, и доля этих источников питания зависит от высотного расположения водосбора. На исследуемой территории в соответствии с классификацией В.В. Шульца (Шульц, 1944) выделяется четыре типа питания: ледниково-снеговой, снего-ледниковый, снеговой, снего-дождевой.

По характеру водного баланса горных территорий выделяются две основные гидрологические области: область формирования стока с положительным водным балансом и область рассеивания стока с отрицательным балансом. Граница между этими зонами, как правило, соответствует выходу рек из гор.

В главе 2 рассматривается постановка и методы решения задачи о зональном стоке. Для описания стока горных рек обычно используется зависимость модуля среднемноголетнего стока от средней взвешенной высоты бассейна. Однако большая часть гидрологических постов расположена в среднем течении рек, и модуль стока, рассчитанный по измерениям на этих постах, характеризует лишь среднюю удельную водоносность бассейна, не отражая высотную поясность в ее распределении. В связи с этим, более целесообразно использовать другой подход: рассчитывать величину стока с определенной высотной зоны (зональный сток). Впервые такой подход был

применен М.Н. Большаковым при определении величин стока рек Тянь-Шаня

7


(Большаков, 1974). Позже определение стока с различных высотных зон было выполнено М.В. Болговым для рек Монгольской Народной Республики (Болгов, 1985).

Постановка задачи. М.Н. Большаков ввёл понятия интегрального и зонального модулей стока и предложил метод зональных модулей для определения нормы годового стока для неизученных створов горных рек. Согласно М.Н. Большакову, интегральный модуль стока представляет собой модуль стока М, вычисленный для всей площади бассейна выше замыкающего створа. Зональный сток определяется для участка бассейна, расположенного в определенной узкой высотной зоне, он хорошо отображает изменение удельной водоносности горного бассейна при переходе от одной высотной зоны к другой в пределах всего диапазона высот.

Интегральный модуль стока М, вычисленный для площади бассейна S выше замыкающего створа, можно представить как сумму средних зональных модулей стока т, относящихся к высотным поясам этого бассейна и обладающих примерно одинаковой удельной водоносностью в пределах каждого пояса:

п

М = ^srmr(1)

г=1

где Si, mi - соответственно относительная площадь и зональный модуль стока, относящиеся к /-й высотной зоне; п - число высотных зон.

Если рассматривать горный район с однородными физико-географическими условиями (ориентация горных склонов по отношению к направлению переноса воздушных масс, доступность водосборов этим воздушным массам), то можно принять, что для всех речных бассейнов внутри этого района величины зонального стока с одних и тех же высотных зон приблизительно одинаковы. Тогда для каждого из всех водомерных постов внутри такого района можно записать уравнение (1). Необходимо отметить, что речь идет не только о постах на одной реке, но о постах на разных реках, входящих в данный однородный район. В результате получаем систему линейных уравнений:

8


? г=1

?=1

? ? = 1

или в матричном виде

М = Sm(2)

где S - матрица с элементами sї,ї; к- номер водомерного поста.

Решение системы уравнений (2) позволяет получить величины зональных модулей стока в однородном гидрологическом районе. Таким образом, можно сформулировать следующую задачу: на основе среднемноголетних величин стока (годового или сезонного) в замыкающих створах необходимо определить значения зональных модулей стока для различных высотных диапазонов.

М.В. Болгов показал, что система (2) относится к некорректно поставленным обратным задачам (Болгов, 1985). Это означает, что решение системы (2) может быть неединственным, и оно неустойчиво к небольшим изменениям исходных данных. Причина этого заключается в следующем. Во-первых, линейная модель (2) является приближением, степень адекватности которого не всегда известна. Во-вторых, данные наблюдений за стоком и определение площадей высотных зон имеют погрешность. В-третьих, принятие условия равенства величин зонального стока для всех рек однородного гидрологического района также является приближением. Для нахождения приближенного решения системы (2) М.В. Болговым было предложено применить метод регуляризации А.Н. Тихонова для решения некорректно поставленных задач (Тихонов, Арсенин, 1974). Нахождение приближенного псевдорешения системы линейных алгебраических уравнений Ay=Y методом регуляризации А.Н. Тихонова сводится к минимизации параметрического функционала

9


||Ау-}Ц2 + а|[у||2,

где а > 0 - параметр регуляризации.

Значение параметра регуляризации а определяется по принципу невязки из условия р(а) = ?||7||, где р(а)- невязка на регуляризованном решении, ?-заданный относительный уровень ошибки измерений, ||7||- евклидова норма правой части уравнения Ay=Y. Для получения численного решения (2) использовался стандартный пакет программ, размещенный на сайте БЧА НИВЦ МГУ, обеспечивающий вычисление устойчивого приближения к нормальному псевдорешению переопределенной системы линейных алгебраических уравнений методом регуляризации А.Н.Тихонова с выбором параметра регуляризации по невязке (www.num-anal.srcc.msu.ru).

Следует отметить, что в гидрологии теория некорректно поставленных задач применялась многиеми исследователями например: Н.А. Картвелишвили, Л.С. Кучмент, В.И. Корень, А.В. Романов, В.М. Мухин, Doherty J., Skahill В.Е., Pokhrel Р. и др. для решения обратных задач.

В главе 3 дана характеристика исходных данных, описана методика определения величин зонального стока, подробно рассмотрена процедура нахождения величин зонального стока на примере одного из выделенных однородных районов, приведены вычисленные значения зональных модулей стока для районов Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи, дана характеристика выделенных однородных районов.

Автором была решена задача определения величин зональных модулей стока для региона, включающего бассейны Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи. Использовались ряды среднемесячных данных наблюдений за стоком, на основе которых были вычислены средние многолетние величины модуля стока. В расчеты были включены все ряды наблюдений, длина которых составляла не менее 10 лет, при этом не учитывались данные постов на крупных реках, водосборы которых расположены в нескольких гидрологических районах, и посты, режим которых искажен водозаборами.

10


Данные о средней взвешенной высоте бассейнов и распределении площадей бассейнов рек по высотным зонам были взяты из монографии «Ресурсы поверхностных вод», Т. 14. Средняя Азия. Вып. 3. Бассейн р. Амударьи. 1971. Использовались также ряды среднемесячной температуры воздуха и месячных сумм осадков, полученные по измерениям наземных метеорологических станций, расположенных в пределах бассейна Верхней Амударьи.

Расчет величин зонального стока проводился в несколько этапов.

Выделение однородных гидрологических районов. В качестве первого приближения однородные районы выделялись по принципу зависимостей интегрального модуля стока от средней взвешенной высоты водосборов M=f(Hcp). Затем для каждого района по имеющимся данным наблюдений о стоке решалась задача о зональном стоке и определялись величины зональных модулей стока. Высотные зоны брались с интервалом в 600 м. Количество высотных диапазонов, для которых определялись величины зонального стока, равнялось числу гидропостов в каждом однородном районе или превышало его для районов, хорошо освещенных данными гидрологических наблюдений. Крайние верхние высотные диапазоны объединялись в один. Это вызвано тем, что относительный размер их водосборной площади и вклад стока с них в общую величину стока меньше погрешности определения нормы стока.

Выбор параметра регуляризации. Параметр регуляризации а определялся по принципу невязки правой части уравнения (2). Назначаемый относительный уровень невязки ? характеризует перечисленные выше факторы неопределенности, возникающие при решении обратной задачи, и при его выборе следует попытаться приблизительно оценить величину ошибок.

Первый фактор - погрешность линейной модели - оценить трудно. Ошибки в определении площадей водосборов в среднем оценивались в 5%. Ошибка в вычислении средних значений стока зависит от изменчивости величин стока и от продолжительности рядов наблюдений. Для каждого поста (при наличии среднегодовых данных о стоке) были вычислены значения Cv с учетом которых выбирался уровень невязки для каждого района. В целом, значения невязки

11


около 0.1 (10%) отражает суммарное влияние вышеперечисленных факторов неопределенности (неадекватности). Первоначально задача решалась при маленькой невязке: менее 0.05. Если при этом не удавалось достигнуть устойчивого решения, ее значение увеличивалось.

Уточнение границ однородных районов. Полученные величины зонального стока проверялись путем решения прямой задачи. По полученным величинам зональных модулей, для каждого поста по уравнениям (1) рассчитывался интегральный модуль стока с использованием данных о распределении площадей по высотам. Посты, для которых рассчитанные по полученному решению и измеренные значения интегрального модуля стока существенно различались, исключались из данного района и по возможности переносились в соседние. Таким образом, границы районов уточнялись, и обратная задача решалась вновь, для нового набора постов внутри каждого района.

Учет границы зон формирования и рассеивания стока. В полученных решениях вычисленные величины зональных модулей стока в нижних частях бассейнов уменьшаются до значений, близких к нулю, а в ряде случаев даже приобретают отрицательные значения. В этом случае полученное численное значение зонального стока характеризует не сам сток, а баланс между его приходной и расходной частями на данном участке водосбора. Полученные отрицательные величины свидетельствуют о том, что русловые потери превышают приток, и наблюдается рассеивание стока. Высотный уровень, на котором решение равно нулю, является границей зон формирования и рассеивания стока. В районах, где решение выходит в отрицательную область, т.е. полученные значения модулей стока принимают отрицательные значения, для дальнейшего исследования рассматривались только те высотные диапазоны, в которых значения зональных модулей стока были положительными. Таким образом, исследовалась только зона формирования стока.

В качестве примера подробно рассмотрена процедура нахождения величин зонального стока для одного из выделенных однородных районов.

12


По данным о среднем многолетнем стоке рек Верхней Амударьи, Кашкадарьи и Зеравшана на исследуемой территории удалось выделить семь гидрологических районов, для которых оказалось возможным решить задачу о зональном стоке, т.е. получить значения зональных модулей стока (рис. 1). Таким образом, эти районы являются однородными гидрологическими районами, выделенными по принципу зависимости зонального стока от высоты. Выявилось несколько областей, в которых не представилось возможным получить такие решения: район высокогорий Памира (район 0 на рис. 1), верховья Кашкадарьи и Зеравшана, недостаточно хорошо освещенные данными наблюдений, а также верховья Сурхандарьи, режим рек которых существенно изменен в результате хозяйственного использования их вод.

Рис. 1. Схема районирования бассейна Амударьи по зависимости зональных

модулей стока от высоты

Для каждого района были получены значения зональных модулей стока т в различных высотных диапазонах Н (рис. 2).

13


Район 2

Район 1

12   3   4   5 Н, КМ

Район 5


Район 6


60

50

40


Район 3

Район 7


Район 4



Н, км


Н, км


Н, км


Рис. 2. Зональные модули стока т в зависимости от высоты Н для однородных районов бассейна Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи

Зависимости зонального стока от высоты для всех выделенных однородных районов бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи характеризуются следующими закономерностями.

  1. Значения зонального стока растут с высотой, начиная от высот 1.3-1.5 км, соответствующих границе предгорного шлейфа, до высот около 3-3.5 км, то есть примерно до высоты фирновой линии.
  2. Выше 3-3.5 км в пяти из семи выделенных районов наблюдается понижение величин зонального стока. Оптимальный для формирования стока баланс тепла и влаги характерен для высотной зоны, расположенной между фирновой линией и концами языков ледников. Выше фирновой линии сток быстро затухает ввиду низких температур и прекращения процесса поверхностного таяния. На величины зонального стока, кроме того, может

14


оказывать влияние перераспределение снега лавинами с вышележащих на более низкие участки бассейнов.

• В нижних частях бассейнов вычисленные величины зональных модулей стока уменьшаются до значений, близких к нулю, в ряде районов (2, 6) четко выявляется зона рассеивания стока. Низкие значения стока в горных районах обычно приурочены к высотной зоне выхода рек из гор. Во-первых, в районах с аридным типом климата испаряемость в этой зоне, как правило, преобладает над осадками. Во-вторых, при пересечении реками предгорных шлейфов существенная часть поверхностного стока может теряться в рыхлых отложениях конусов выноса.

Достоверность получаемых значений зонального стока была проверена на примере одного из выделенных районов следующим образом. Из числа постов, имеющихся в этом районе, исключался один, и задача о зональном стоке решалась для набора оставшихся постов, без учета данных о стоке по выброшенному посту (аналог метода выбрасываемой точки, предложенного А.В. Христофоровым (1993), для оценки погрешностей картируемых гидрологических характеристик). Затем по полученным величинам зонального стока рассчитывалась величина модуля стока этого поста, и результат сравнивался с его значением, полученным по реальным измерениям. Такая процедура была проведена последовательно для каждого поста района 2 (табл. 1). Выявлено, что наибольшие ошибки возникают в случае рек с малыми величинами модуля стока.

Автором показана возможность определения стока рек для неизученных водосборов с использованием значений зонального стока. Если интересующий нас створ попадает в однородный гидрологический район, для которого решена задача о зональном стоке, то для этого створа можно определить распределение площадей по высотным диапазонам на основе либо топографических карт крупного масштаба, либо цифровой модели рельефа местности. Затем, по результатам решения обратной задачи о зональном стоке для данного однородного района, рассчитывается сток для этого створа по уравнению (1).

15


Табл. 1. Величины модуля стока, рассчитанные на основе решения обратной задачи о зональном стоке, и их сравнение с данными измерений

Река — пост

Модуль стока (л/(с»км ))

Отклонение

измеренный

рассчитанный

л/(с»км )

%

Кызылсу - кишл. Бабаханшаид-

17.3

15.9

-1.4

-8

Дашт

Яхсу - кишл. Карбозтонак

24.4

23.7

-0.7

-3

Обишур - устье

10.7

13.3

22.6

24

Таирсу - кишл. Шахбур

2.4

1.2

-1.2

-51

Сарбог - кишл. Саги-Малика

39.1

34.2

-4.9

-13

Сангикар - кишл. Сангикар

40.6

35.4

-5.2

-13

Сурхсу - кишл. Шаков

41.3

37.0

-4.3

-10

В главе 4 проведено исследование связи колебаний зонального стока и климатических характеристик, проанализирован зональный сток в годы с различной водностью, исследовано влияния сокращения горного оледенения на сток.

С целью выявления связи стока и климатических характеристик были рассчитаны коэффициенты корреляции рядов среднегодового стока в замыкающих створах с рядами среднегодовых значений температуры и годовых сумм осадков на соседних метеостанциях. Длины исследуемых совместных рядов различны, так как в рядах данных наблюдений имеются пропуски, минимальная длина совместных рядов составила 18 лет.

Выявилось, что синхронность в колебаниях величин интегрального стока и годовых сумм осадков выявляется только для отдельных рек исследуемого района. Сильнее всего она выражена для постов, средние взвешенные высоты водосборов которых составляют 2.2 - 3 км.

Исследована синхронность в колебаниях зонального стока и климатических параметров. Для анализа были вычислены зональные модули стока за каждый год для четырех однородных районов бассейна Верхней Амударьи. Выявлено, что в каждом из исследованных четырех районов корреляция зонального стока и климатических характеристик различна.

16


Связь зонального стока с температурой воздуха выявилась только для района 1. В нижнем высотном диапазоне бассейнов (1.2-2.1 км) эта связь характеризуется высоким показателем отрицательной корреляции со среднегодовой температурой воздуха (-0.71), что свидетельствует о росте русловых потерь при увеличении температуры воздуха. В диапазонах выше 3.9 км выявляется положительная связь с температурой воздуха. В этом высотном поясе температура воздуха определяет интенсивность таяния снега и льда.

Связь зонального стока с годовыми суммами осадков выявлена во всех четырех районах, но в разных высотных зонах. В районе 1 обнаружилась тесная связь годовых сумм осадков с зональным стоком в высотном диапазоне 3.3-3.9 км, коэффициент корреляции равен 0.94. В районах 2, 3, 4 наличие синхронности выявилось в средних частях водосборов: в районе 2 - в интервалах высот 0.9-1.5 км и 1.5-2.1 км (коэффициент корреляции составил соответственно 0.79 и 0.81), в районах 3 и 4 - в высотных диапазонах 1.5-3.3 км с (коэффициенты корреляции составляют 0.74 - 0.78). Нужно отметить, что при этом коэффициенты корреляции годовых сумм осадков и интегрального стока, измеренного на гидропостах, существенно меньше.

Зональный сток в годы с различной водностью. Для понимания механизма формирования стока важно исследовать различия значений зонального стока в годы с различной водностью. Исследование проводилось для трех выделенных однородных гидрологических районов бассейна Амударьи, лучше всего освещенных данными ежегодных наблюдений за стоком: районов 1, 2, 4. Для каждого из этих трех районов обратная задача о зональном стоке решалась для многоводного (1969) и маловодного (1974) года для среднегодовых значений (рис. 3).

В год с аномально высоким стоком среднегодовые величины зонального стока в высотном диапазоне 3.3-3.9 км были существенно выше средних многолетних значений во всех трех районах. В более высоких диапазонах, где большую роль играет ледниковая составляющая стока, значения зонального стока   несущественно   отличались   от   среднемноголетних,   а   в   районе   1

17


наблюдалось их понижение. В маловодном году в районах 1 и 2 наблюдалось смещение максимальных значений стока в более высокие части водосбора и увеличение их абсолютной величины по сравнению с многоводным годом. Это свидетельствует о более интенсивном таянии ледников в годы с пониженной водностью.

Основные результаты и выводы:

  1. Исследован зональный сток рек бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи. Методом регуляризации А.Н. Тихонова для однородных районов решена задача о зональном стоке и получены средние многолетние значения зональных модулей стока для различных высотных диапазонов.
  2. На изучаемой территории выделены семь гидрологических районов, однородных по характеру распределения величин зонального стока.
  3. Выявлены следующие особенности изменения зонального стока с высотой. Значения зонального стока растут с высотой, начиная от высот 1.3-1.5 км, соответствующих границе предгорного шлейфа, до высот около 3-3.5 км, выше наблюдается их понижение. В нижних частях бассейнов величины зональных модулей стока уменьшаются до значений, близких к нулю, в ряде выделенных однородных районов выявляется рассеивание стока.
  4. Показана возможность применения значений зональных модулей стока для определения стока неизученных рек. Наибольшие ошибки возникают в случае рек с малыми величинами модуля стока.
  5. Исследован зональный сток в годы с различной водностью. В годы с высокой водностью, обусловленной повышенным количеством осадков, наблюдается смещение зоны максимальных значений зонального стока вниз, сток с верхних высотных диапазонов сокращается. В годы с низкой водностью зона максимальных значений зональных модулей стока смещается вверх. Более активное таяние ледников компенсирует недостаток поступления воды в реки с более низких высотных диапазонов в маловодные годы.
  6. Исследована корреляционная связь зонального стока и климатических характеристик. Положительная корреляция годовых сумм осадков и значений зонального стока прослеживается на различных высотных диапазонах в разных районах. Связь зонального стока температурой воздуха выявлена только для одного рассмотренного района. В нижних участках бассейнов она отрицательная, в высокогорных - положительная.

22


7. Исследовано влияние сокращения площади оледенения на зональный сток. В период после 1970 г. в связи с более интенсивным таянием ледников и смещением границы фирновой линии кверху зона максимальных значений модулей стока сместилась наверх, особенно ярко это проявилось в летние месяцы.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах. Статьи    в    российских    рецензируемых    журналах,    рекомендуемых перечнем ВАК:

  1. О высотной зональности стока рек со значительной долей ледникового питания // Лед и снег. 2011. № 1. С. 45-52. (соавтор Болгов М.В.)
  2. Особенности формирования и оценка стока реки Амударьи в условиях неопределенности климатических изменений // Природообустройство. 2011. №1. С. 63 - 67. (соавтор Болгов М.В.)
  3. Оценка гидрологических характеристик в бассейне Амударьи в условиях изменения климата // Метеорология и гидрология. 2011. №10. С. 58 - 69. (соавторы Агальцева Н.А., Болгов М.В., Спекторман Т.Ю., Чуб В.Е.)

В других изданиях:

  1. О высотной зональности речного стока в Монголии // Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее: материалы международной научной конференции. Горно-Алтайск, 2008. 4.2. С. 211-215. (соавтор Болгов М.В.)
  2. О высотной зональности речного стока в верховьях Амударьи // Генетические и вероятностные методы в гидрологии: проблемы развития и взаимосвязи: труды международного семинара, посвященного 100-летию со дня рождения А.Н. Бефани. М., 2009. С. 183 -192. (соавтор Болгов М.В.)
  3. Формирование питания подземных вод за счет рассеивания стока горных рек Центральной Азии // Ресурсы подземных вод. Современные проблемы изучения и использования: материалы международной научной конференции. М., 2010. С. 253-261. (соавтор Болгов М.В.)

23


  1. Зональный сток рек Центральной Азии в годы с различной водностью // Современные проблемы стохастической гидрологии и регулирования стока: труды Всероссийской научной конференции, посвященной памяти выдающегося ученого-гидролога, профессора А.В. Рождественского. М., 2012. С. 461-469.
  2. Altitude Zoning of River Runoff in Mountainous Areas - an example of Mongolia // Hydrology and Climate Change in Mountainous Areas. Kathmandu, Nepal - SOHAM. 2008. P. 82-87. (соавтор Bolgov M.)
  3. Glacier shrinkage and river runoff // Proceedings of the First International Conference on Economics and Management of Water in Arab World and Africa (EMWAWA 2009), Assiut, Egypt. 2009. P. 269-275. (соавтор Bolgov M.)

lO.Hydrological background of water dividing in Central Asia // Proceedings of the regional workshop "Strengthening the collaboration between the AASA Clean Water Programme and the IAP Water Programme". Barnaul, 2009. P. 16-30. (соавторы Bolgov M., Olsson O.)

11. Impact of climate change on the run-off formation zone // Interstate water resource risk management. Towards a Sustainable Future for the Aral Basin (JAYHUN). London, IWA Publishing, 2010. P. 33-48. (соавторы Bolgov M., Agaltseva N., Shevallier P., Pouyaud В., Mojaisky M.).

24

 
Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.