WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

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

Географо-гидрологическая оценка водных ресурсов субъекта Российской Федерации в условиях меняющихся климата и хозяйственной деятельности (на примере Воронежской области)

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

Дмитриева Вера Александровна

ГЕОГРАФО-ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

СУБЪЕКТА РОССИИСКО ФЕДЕРАЦИИ В УСЛОВИЯХ

МЕНЯЮЩИХСЯ КЛИМАТА И ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

(на примере Воронежской области)

25.00.27 - Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Воронеж-2012


2

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Воронежский государственный университет»

Официальные оппоненты:       Коронкевич Николай Иванович

доктор географических наук, Институт географии РАН, профессор Бабкин Владимир Иванович доктор географических наук, Государственный гидрологический институт, старший научный сотрудник Кумани Михаил Владимирович, доктор сельскохозяйственных наук, Курский государственный университет, профессор

Ведущая   организация:    ФГОБУ   ВПО   «Пермский   государственный национальный исследовательский университет»

Защита состоится «29 » мая 2012. в 13 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета ДМ 212.036.02 при Воронежском государственном педагогическом университете по адресу: 394043, г. Воронеж, ул. Ленина, д.86, ауд. 408.(Тел. 8 (473) 253-32-70, Факс: 8 (473) 254-56-43. E-mail: shmykov@vspu.ac.ru)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке научных работников ВГПУ по адресу: 394043, г.Воронеж, ул.Ленина, д.86, к.34. Автореферат размещен на сайте ВАК.

Автореферат разослан «__ » апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат географических наук, доцент                                В.И. Шмыков


3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Водные ресурсы являются одним из самых востребованных и жизненно необходимых видов природных ресурсов. Естественные природные процессы и человеческая деятельность на водосборах водных объектов активизируют изменения в гидросфере, а следовательно, в количестве и качестве водных ресурсов. В связи с перестройкой глобальной климатической системы отмечается повсеместное региональное изменение водных ресурсов, повлекшее за собой увеличение водных ресурсов России за 1985-2005 гг. по отношению к периоду 1936-1984 гг. на 5,1 %. Но по отдельным административным территориям, в том числе по Воронежской области, наблюдается сокращение водных ресурсов за этот период. Величина снижения местных водных ресурсов, по оценке В.И. Бабкина (2008), составляет 23,8 %.

В современных экономических условиях России наиболее высокая нагрузка на водные ресурсы местного формирования, характеризуемая коэффициентом использования водных ресурсов, отмечается в Южном (27,8 %) и Центральном (9,6 %) федеральных округах (Водные ресурсы..., 2008), что актуализирует исследования по оценке водных ресурсов в субъектах данных округов.

Водные ресурсы исследуются, в основном, с двух позиций: как годовой речной сток, являющийся главной мерой водных ресурсов, и как запасы воды на какой-либо территории или в речном бассейне. Рассмотрение годового стока как элемента географической среды, формирующегося под влиянием комплекса природных факторов, как элемента гидрологического цикла, находящегося под воздействием человеческого фактора, представлено в целом ряде монографий и статей (Алексеевский и др., 2007; Бабкин, Вуглинский, 1982; Балков, 1970; Бочков, 1954; Булавко, 1971; Водные ресурсы и водный баланс, 1967; Воскресенский, 1948; 1962; Глубоков, 1978; Жук, Евстигнеев, 1976; Идзон, Пименова, 1975; Клиге и др., 1993; Комлев, 2002; Коронкевич, 1973, 1990; Молчанов, 1960; Рахманов, 1984; Федоров, 1977; Фролова, 1984; Шикломанов, 1979 и др.).

Наиболее полное представление о генетической природе стока дает географо-гидрологическое направление исследования (Субботин и др., 1976; Львович, 1986; Глубоков, 1978; Кузин, Бабкин, 1979; Антипов, Корытный,1981; Назаров, 1981; Котляков, Коронкевич, Черногаева, 1995; Соколов, Бабкин, 1995; Географо-гидрологические исследования, 1992; Географические направления в гидрологии, 1995 и др.), позволяющее выявить роль природных и антропогенных факторов формирования стока.

В ряде монографий и научных изданий водные ресурсы страны рассматриваются с точки зрения использования, современного и будущего гидроэкологического состояния в территориально-административном или бассейновом аспекте (Антропогенные изменения..., 2003; Бабкин и др., 1976; Корытный,   2001;   Львович,   1974;      Корытный,   2001;   Никаноров,   2005;


4

Современные глобальные изменения..., 2006 и др.). Количественная оценка водных ресурсов страны в целом и ее отдельных регионов бывшего СССР выполнены в Государственном гидрологическом институте в 1967 и 1987 гг. Современные сведения о стоке по бассейнам наиболее крупных рек, водных ресурсах административных субъектов, федеральных округов России приведены в фундаментальном издании ГГИ «Водные ресурсы России и их использование» (2008) под редакцией И.А. Шикломанова.

Анализ публикаций по оценке водных ресурсов показал, что при крупных территориальных обобщениях оценка водных ресурсов отдельных субъектов РФ в высокой степени генерализована, выполнена с опорой на главные водные объекты и не дает полного представления об изменчивости количественных и качественных показателей водных ресурсов. В практических оценках водных ресурсов административных территорий обычно не учитываются или недостаточно учитываются специфические условия формирования вод, не выделяются приоритетные и второстепенные факторы. Примеры комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов субъектов РФ, включающей все виды водных ресурсов, характерной для конкретного субъекта, практически отсутствуют.

Предлагаемая автором теоретическая концепция комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов, разработанная для конкретного субъекта Российской Федерации, направлена на устранение данных пробелов. Географо-гидрологическая оценка водных ресурсов является мерой отображения взаимосвязанных, взаимозависимых, взаимообусловленных физико-географических процессов и явлений, формирующих речной сток и водные ресурсы на фоне хозяйственной деятельности в пределах речного водосбора и административного субъекта, в данном случае Дона и Воронежской области. Включение в методику оценки сведений о водности рек на современном этапе (1991-2009 гг.) повышают актуальность исследований.

Региональное изучение как годового, так и сезонного стока позволило дифференцировать структуру, пространственно-временную динамику водных ресурсов, оттенить их социально-экономическую значимость и роль в хозяйственном потенциале субъекта. Прежние расчеты водных ресурсов Воронежской области (Воскресенский, 1948, 1951; Дмитриева, 1989; Жердев, Дегтярев, 1999; Карты стока..., 1975; Расчеты стока..., 1979; Картирование..., 1987; Курдов, 1995 и др.) не отображают современных тенденций в климате и хозяйственном использовании запасов воды, экологическое состояние водных объектов и требуют уточнения. В данной работе количественная оценка водных ресурсов субъекта РФ выполняется с учетом специфической роли каждого природного фактора формирования водных ресурсов рассматриваемой территории, а в совокупности с детализацией воздействия антропогенного фактора дает объективную картину современного состояния водных ресурсов.

Успешная реализация ряда государственных программ по социально-экономическому подъему жизненного уровня населения России и ее административных субъектов (Концепция долгосрочного развития..., 2008; Концепция  совершенствования  региональной  политики...,  2008;   Основные


5

направления..., 2008; Водная стратегия..., 2009; О стратегии... Воронежской области..., 2010; Федеральная целевая программа «Чистая вода» (2008) и др.) возможна, в том числе, благодаря достоверной оценке гидроэкологического состояния водных ресурсов России и ее субъектов.

Базовый субъект исследования - Воронежская область. Она характеризуется низкой природной водообеспеченностью, напряженным водохозяйственным балансом, но при этом играет заметную роль не только в экономике ЦФО, но и России. Коэффициент использования водных ресурсов Дона - один из самых высоких в стране. Область является одним из 15 субъектов, размещающихся в Донском бассейне, претендующих на донскую воду и привносящих изменения в гидроэкологическое состояние главной водной артерии.

Оценка водных ресурсов конкретного субъекта РФ, сопряженного в своих социально-экономических интересах с другими административными субъектами, располагающимися в едином пространстве речного бассейна, имеет особую научную и практическую актуальность.

Цель исследования: комплексная географо-гидрологическая оценка водных ресурсов субъекта Российской Федерации в условиях меняющихся климата и хозяйственной деятельности на примере Воронежской области.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Разработать концепцию комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов субъекта РФ на основе сочетания административного и бассейнового подходов.

2. Рассмотреть природные и антропогенные факторы формирования водных ресурсов.

3.   Исследовать пространственно-временную изменчивость элементов

гидрологического цикла для оценки водных ресурсов.

  1. Оценить состояние водных ресурсов для рассматриваемой территории на основе административно-бассейнового подхода с учетом климатических изменений и антропогенного воздействия и провести комплексную оценку водных ресурсов.
  2. Рассмотреть направленность изменений в водных ресурсах в условиях возможного глобального потепления.

6.    Разработать рекомендации по предотвращению и ослаблению

негативных последствий существующих и возможных изменений водных

ресурсов.

Объект исследования: водные ресурсы административного субъекта РФ.

Предмет исследования: пространственно-временная изменчивость природных и антропогенных процессов, определяющих геоэкологическое состояние водных ресурсов.

Исходные данные. Фондовые материалы по климату (атмосферные осадки, температура и влажность воздуха, направление и скорость ветра), речному стоку (расход воды, слой, модуль, объем стока), подземным водам (уровень подземных вод, ресурсы подземного стока), объемам водопотребления


6

и водоотведения, сведения о загрязнении вод и экстремальных гидрологических ситуациях заимствованы из Справочников по климату, Водного кадастра, Ресурсов поверхностных вод, публикаций РосНИИВХа, архивных источников, в первую очередь Воронежского Центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Отделов водных ресурсов Донского бассейнового водного управления, ФГУГП «Воронежгеология», Докладов Росприроднадзора и Управления по экологии и природопользованию по Воронежской и смежным областям и достаточно надежны. Сведения об осадках приведены автором к показаниям осадкомера В.Д. Третьякова и откорректированы поправкой на смачивание по известным методикам (Швер, 1976; Методические рекомендации..., 1985). Все ряды наблюдений по данным признакам представляют собой однородные совокупности. В гидрометеорологических рядах восстановлены пропуски в наблюдениях с использованием современных нормативов и методических разработок (Свод правил..., 2004; Методические рекомендации..., 2009), выполнена статистическая оценка средних и наибольших значений. Банк исходной гидрологической информации включает сведения разной продолжительности лет о месячных, годовых, наибольших и наименьших расходах воды по 25 гидрологическим пунктам в бассейне Верхнего и Среднего Дона на территории Воронежской и смежных областей за период с 1895 по 2009 гг. Банк исходной метеорологической информации сформирован по наблюдениям 19 метеорологических станций Воронежской и смежных областей и включает сведения разной длительности лет о месячных и годовых значениях температуры и влажности воздуха, атмосферных осадков, скорости ветра за период с 1899 по 2009 г. Водохозяйственная статистика обобщена за 1975-2009 гг. Гидрографические характеристики водных объектов получены автором по топографическим картам Воронежской и смежных областей масштаба 1: 200 000. Они дополнены личными материалами экспедиционных обследований водных объектов региона. На все материалы, заимствованные из иных источников, имеются ссылки в работе.

Методы исследований. Автором использованы методы: гидрологической аналогии, географической интерполяции, водного баланса, статистические, картографического моделирования. Восстановление пропусков наблюдений в гидрометеорологических рядах, расчеты параметров, картографическое моделирование пространственного распределения гидрометеорологических характеристик, графические построения выполнены с применением стандартных программ Statistica, AutoCAD 2006, HydroStatCalc-2009, современных ГИС-технологий (Mapinfo-9.0) и др. для ПК.

Научная новизна работы заключается в следующем.

  1. Разработана концепция комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов в условиях несовпадения территориальных границ административного субъекта РФ и речного бассейна и показана универсальность ее применимости для других административных территорий.
  2. Выявлены закономерности влияния природных и хозяйственных условий на формирование водных ресурсов в современный период.

7

  1. Впервые составлен Каталог водотоков Воронежской области, позволяющий определить современную трансформацию русловой сети в Воронежской области и на смежных территориях.
  2. Доказано, что современные изменения водных ресурсов в многолетней и внутригодовой динамике, происходящие под влиянием климатических антропогенных условий, существенно меняют представление о водообеспеченности субъекта РФ.
  3. Выявлена динамика водопотребления и водоотведения в основных отраслях водохозяйственного комплекса субъекта и оценена водохозяйственная нагрузка на поверхностные воды.
  4. Впервые для Воронежской области составлена карта испарения.
  5. На основании разработанной концепции проведена комплексная географо-гидрологическая оценка водных ресурсов субъекта РФ в условиях меняющихся климата и хозяйственной деятельности.

Практическая значимость работы. Концепция и алгоритм комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов являются новыми. Они являются теоретической основой для оценки водных ресурсов в условиях несовпадения границ субъекта и речного бассейна, что характерно для большинства субъектов РФ. В этом заключается универсальность научного и практического применения работы.

Новые результаты количественных характеристик суммарных, местных, транзитных и трансграничных ресурсов речного стока, ресурсов атмосферных осадков, почвенных и подземных вод, склонового стока и водоемов дают представление о современном водном фонде и могут закладываться в схемы перспективного водопользования на территории субъекта и смежных областей.

Каталог водотоков используется в практической деятельности ряда организаций Воронежской и смежных областей и может быть полезен в работе научных и учебных заведений.

Внедрение. Результаты исследований вошли в грант «Университеты России», 1998; областную целевую программу «Экология и природные ресурсы Воронежской области на 2006-2010 гг.»; работу проектных организаций ООО «ЦентрДорсервис», ООО «Магистраль», ООО «Инжсервис» (акты о внедрении), Отделов водных ресурсов Донского бассейнового водного управления, Управления Росприроднадзора и Управлений по экологии и природопользованию Воронежской и Липецкой областей (акты о внедрении), научную тематику факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского госуниверситета «Исследование закономерностей ответных реакций региональных геосистем Воронежской области на глобальные изменения климата в XXI веке» (номер госрегистрации 01201155226), курсы лекций по кафедре природопользования в Воронежском государственном университете.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Концепция комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов субъекта Российской Федерации в условиях меняющихся климата и хозяйственной деятельности.


8

2.   Уточненная схема оценки водных ресурсов в зависимости от

специфики природных и социально-экономических условий субъекта РФ.

3.  Результаты изучения трансформации русловой сети и изменчивости

элементов гидрологического цикла на территории субъекта.

4.   Результаты анализа воздействия водохозяйственной нагрузки на

состояние водных ресурсов.

  1. Комплексная оценка водных ресурсов Воронежской области с учетом современной динамики климатических и хозяйственных условий. Прогнозная оценка водных ресурсов и ожидаемые последствия.
  2. Рекомендации по устранению существующих и возможных негативных последствий изменения водных ресурсов.

Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач, разработке концепции и алгоритма исследования, сборе, обработке, анализе исходной информации, проведении полевых обследований водных объектов, систематизации материалов, расчетах и теоретической интерпретации полученных результатов пространственно-временной динамики водных ресурсов и элементов гидрологического цикла.

Апробация исследований. Съезды: VI Всероссийский гидрологический съезд (Санкт-Петербург, 2004); XII, XIV съезды Русского географического общества (Кронштадт, 2005; Санкт-Петербург, 2010). Международные симпозиумы: 3rd Simposium «Quality and Management of Water resources» (St. Petersburg, Russia, 2005); XI Международный научно-практический симпозиум и выставка «Чистая вода России» (Екатеринбург, 2011). Семинар гидрологической комиссии Московского отделения Русского географического общества (Москва, 2011). Международные и республиканские конференции: «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов (Пермь, 2011); «Экологическая геология: теория, практика и региональные проблемы» (Воронеж,2011); «Проблемы экологии в современном мире в свете учения В.И. Вернадского» (Тамбов, 2010); «Эколого-географические исследования в речных бассейнах» (Воронеж, 2009); «Проблемы экологии и экологической безопасности Центрального Черноземья Российской Федерации» (Липецк, 2009); «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2008); «Актуальные проблемы геоэкологии» (Тверь, 2002); «География и регион» (Пермь, 2002). Всероссийский конгресс работников водного хозяйства (Москва, 2003). Всероссийские конференции: «Демографическая ситуация центральных районов России и реализация концепции демографической политики Российской Федерации» (Воронеж, 2008); «Современные проблемы исследований водохранилищ» (Пермь, 2005); «Современные глобальные и региональные изменения геосистем» (Казань, 2004); научная сессия «Географические и экологические аспекты гидрологии» (Санкт-Петербург, 2008); бассейновый совет Донского бассейнового округа (Липецк, 2011); региональные и областные конференции: «Жара 2010 года в Центральном Черноземье: последствия, причины, прогнозы» (г. Воронеж, 2011); «Использование и охрана водных ресурсов Центрально-Черноземного региона


9

России» (Воронеж, 2009); «Экология бассейна Дона» (Воронеж, 2005); «Проблемы интеграции экологической и социальной политики» (Мичуринск, 1997); «Комплексное изучение, использование и охрана Воронежского водохранилища» (Воронеж, 1996); «Проблемы интеграции экологической и хозяйственной политики в Черноземном центре России» (Мичуринск, 1995); «Вопросы региональной экологии» (Тамбов, 1995); «Воронежское краеведение: опыт и перспективы развития» (Воронеж, 1994); «Воронежское краеведение: опыт и перспективы развития» (Воронеж, 1991); «Экологические основы природопользования в бассейне Дона» (Воронеж, 1991) и др.

Публикации. Публикации, отражающие основные положения диссертации, изложены в 122 работах (монографии, статьи, материалы и тезисы научных докладов, учебные пособия). Результаты исследований изданы в 102 научных публикациях, в том числе 3 на иностранном языке, 20 учебных пособиях, в том числе. 1 с грифом УМО. Они опубликованы в 1 личной, 2 в соавторстве и 5 коллективных монографиях, научных изданиях и энциклопедии. Объем научных изданий - 72,5 печатных листа, учебно-методических - 44,5 печатного листа. Общий объем публикаций - 117 печатных листов. Авторская доля участия в коллективных публикациях - 90 %. В изданиях, рекомендованных ВАКом РФ, опубликовано 19 статей.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка использованной литературы из 492 наименований, приложения. Работа содержит 380 страниц текста, включая 108 рисунков и 48 таблиц.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Концепция комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов субъекта Российской Федерации в условиях меняющихся климата и хозяйственной деятельности.

Концепция строится на комплексном исследовании генезиса, динамики во времени и пространстве, оценки гидроэкологического состояния всех видов водных ресурсов, характерных для данного административного субъекта РФ.

Теоретическим положением концепции является сочетание бассейнового и административного принципов исследования условий формирования, пространственно-временной изменчивости и оценки состояния водных ресурсов. Природные и антропогенные факторы, формирующие водные ресурсы в бассейне и на территории субъекта, учитываются при картографическом моделировании пространственного распределения водных ресурсов, в разработке аналитических зависимостей поправок на азональные факторы к величине речного стока для неизученных водосборов, в комплексном анализе состояния водных ресурсов. Оценка суммарных ресурсов речного стока, представляющих интегральную совокупность местных, транзитных и трансграничных вод, выполняется с учетом потерь на безвозвратное водопотребление в смежных субъектах при условии несовпадения гидрологических створов с границами областей. Экологическое состояние   вод   оценивается   посредством   индекса   загрязнения   воды   в


10

пограничных створах втекающих рек. Особые условия формирования стока -системой поправок к зональной величине стока в речном бассейне.

Ключевым положением концепции является географо-гидрологическая оценка всех видов водных ресурсов на территории субъекта. Водные ресурсы Воронежской области включают ресурсы речного стока, поверхностного склонового стока, почвенных вод, подземных вод, водоемов, ресурсы атмосферных осадков. Для других субъектов РФ они могут быть дополнены ресурсами морей, ледников, мерзлотных и прочих вод. Авторская концепция отличается от принятой в практике схемы оценки водных ресурсов субъектов, преимущественно опирающейся на оценку ресурсов речного стока, принимаемых за водные ресурсы региона, или ресурсы речного стока в сочетании с водными запасами водоемов для оценки водных ресурсов административной территории.

Базовым положением исследования временной динамики элементов гидрологического цикла и оценки водности является выделение характерных временных периодов сравнения. Для этой цели выбраны два фиксированных периода (1961-1990; 1991-2009 гг.) и период от начала наблюдений (годы различаются) по 1960 г. включительно. Выбор периода 1991-2009 гг. обусловлен глубокими климатическими флуктуациями и особенностями становления водного хозяйства современной России. Период 1961-1990 гг. совпадает с периодом климатической нормы ВМО, включает годы экстремальной водности в бассейне Дона (1970, 1972, 1975, 1979), отличается активным вмешательством человека в природные процессы в руслах реки и на водосборах рассматриваемой территории. Период от начала наблюдений и по 1960 г. характеризуется относительно устойчивым состоянием климатической системы и наименьшим влиянием хозяйственной деятельности на водные ресурсы. Анализ динамики элементов гидрологического цикла и температуры воздуха за выбранные периоды позволили сделать заключение о приемлемости (неприемлемости) их для расчетов водных ресурсов.

Для реализации концепции географо-гидрологической оценки водных ресурсов составляется алгоритм.

Алгоритм представляет поэтапную последовательную, логически построенную реализацию концепции. Алгоритм географо-гидрологической оценки водных ресурсов структурирован от постановки проблемы и обоснования актуальности до практического решения географо-гидрологической оценки водных ресурсов и выработки рекомендаций по оценке водных ресурсов других субъектов РФ и устранению возможных негативных последствий изменения водных ресурсов. Отдельные этапы последовательно раскрывают концепцию исследования, набор показателей, являющихся основой оценки водных ресурсов и составления прогностических изменений водных ресурсов, планирования эффективного водопользования и природопользования в регионе. Количество этапов зависит от масштабности исследования, объема и качества исходной информации (рис. 1).

Первый этап реализации алгоритма содержит постановочную часть исследования: обоснование актуальности проблемы, разработку концепции и


11

выбор методических приемов, обобщение и анализ предшествующих оценок водных ресурсов, генерализацию задач, общегеографическую характеристику природы и экономики субъекта.

Второй этап реализации алгоритма представляет информационную

основу оценки водных ресурсов. В базе данных сведения компонуются в

физико-географический,           антропогенный,          гидрологический          и

водохозяйственный блоки. Физико-географический и антропогенный блоки являют собой суть природных и антропогенных факторов генезиса стока, характерных для территории субъекта РФ. Набор входящих в физико-географический блок операционных единиц отображает специфику природной составляющей водных ресурсов конкретного субъекта. Антропогенный блок содержит фактические материалы, отражающие трансформацию естественных ландшафтов речных водосборов и водных объектов вследствие вмешательства человека в природные процессы. Элементы физико-географического и антропогенного блоков алгоритма рассматриваются с позиций формирования речного стока и водных ресурсов под влиянием природных и антропогенных факторов. Они имеют исключительную значимость для оценки водных ресурсов, поэтому их содержание и смысл, наряду с гидрологическим и водохозяйственным блоками, детализируются более глубоко.


12

На данном этапе производится подготовка базовой информации для последующих обобщений, расчетов и анализа, в частности, формирование однородных рядов, оценка их на репрезентативность, обоснование и выбор расчетного периода или его исключение, определение временных границ и срезов исследования в связи с поставленными в работе целью и задачами. В данной работе выполнена полная статистическая обработка рядов, рассчитаны гидрометеорологические и водохозяйственные параметры, сделаны выводы о пригодности и достоверности исходной информации, гидрологических и метеорологических характеристик для последующих расчетов и комплексного анализа. Гидрометеорологические данные и сведения водохозяйственной статистики формализованы в ряды или табличные формы.

Суть третьего этапа - рассмотрение природно-климатических и антропогенных факторов гидрологической динамики. Исследуются изменения в структурных элементах водного баланса и качестве вод; возникновение экстремальных ситуаций в связи с динамикой водных ресурсов в современных условиях глобального потепления и хозяйствования административного субъекта РФ. Географо-гидрологический анализ сопровождается текстовым комментарием к таблицам, графикам, рисункам, диаграммам, карта-схемам, аналитическим и графическим связям.

Четвертый этап реализации алгоритма посвящается оценке водных ресурсов и современного экологического состояния. Одним из выбранных методов или совокупностью методов (расчетным, картографическим, балансовым и др.) определяются водные ресурсы административного субъекта на различные временные срезы. По окончании расчетов делаются выводы о рекомендуемом методе расчета, приемлемости и достоверности результатов; даются рекомендации по использованию расчетных характеристик водных ресурсов.

На пятом этапе исследования прогнозируется возможное изменение водных ресурсов. Для этого подбираются сценарии развития климата и антропогенной нагрузки на водные объекты административного субъекта, методы экстраполяции параметров водных ресурсов и осуществляется прогностическая оценка водных ресурсов субъекта РФ на заданный временной горизонт.

Завершающим шестым этапом является разработка рекомендаций по применению концепции комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов в других субъектах РФ, устранению и ослаблению негативных последствий изменения водных ресурсов субъекта РФ на основе оценки реального геоэкологического состояния водных ресурсов и динамики гидрологических процессов, делаются основные выводы.

2. Уточненная схема оценки водных ресурсов в зависимости от специфики природных и социально-экономических условий субъекта РФ.

Зональные природные условия формируют общие черты водного режима. Наряду с типичными природными условиями для субъектов, расположенных в одном речном бассейне или одном физико-географическом районе, каждый из них    характеризуется    чертами,    присущими    только    ему.    На    примере


13

Воронежской области общность и индивидуальность физико-географических условий формирования водных ресурсов прослеживается довольно отчетливо. Основные характеристики Воронежской области: расположение на Восточно-Европейской равнине, в умеренном климатическом поясе с выраженными сезонами года, природной зоне лесостепи с характерным набором видовой растительности, черноземными почвами, преимущественно малыми водотоками и немногочисленными озерами и болотами - являются типичными для областей Центрального Черноземья.

К отличительным особенностям относятся: рельеф (сочетание равнины и возвышенностей), ландшафтная неоднородность (лесостепь и степь), карстовые образования, различная ориентация речных долин на Окско-Донской равнине и Среднерусской возвышенности, островная лесистость, эродированность (овраги, балки) (рис. 2).

л                           ЛИПЕЦКАЯ ОБЛАСТЬ

РОСТОВСКАЯ ОБЛАСТЬ

О                  40                    Й0                                        160 км

|_1    11     1!                       1                                           1

Условные обозначения: 1 - постоянные водотоки; 2 - временные и пересыхающие водотоки; 3 - гидрологические посты; 4 - граница Окско-Донской равнины и Калачской возвышенности; 5 - граница лесостепи и степи

Рис. 2 - Основные формы рельефа Воронежской области

Орографическая неоднородность территории четко проявляется в осадкообразовании и увлажнении. В бассейнах правобережных притоков Дона: Большой Верейки, Ведуги, Девицы - самое высокое увлажнение на всей территории области. Годовая сумма атмосферных осадков по метеостанции (м/с) Нижнедевицк за период наблюдений (с 1948 г.) составляет 568 мм (здесь и далее в работе величина осадков дается с поправкой на смачивание). Она в 1,26 раза    превышает    наименьшую    величину    осадков    на    рассматриваемой


14

территории по м/с Калач, равную 465 мм. Склоны западной и восточной экспозиции Среднерусской возвышенности по отношению к атлантическому влагопереносу в пределах Центрального Черноземья имеют разницу в увлажнении до 25 % (Дмитриева, Затулей, 1987). Увлажнение Воронежской области связано с циклонами, приходящими с Атлантики. Наиболее сильна западная активность ветра в сентябре, октябре, декабре, январе. За исключением марта, апреля, мая, во все остальные месяцы западное направление ветра является главенствующим. В теплое и холодное полугодия, в целом за год роза ветров «развернулась» (Панин, Дзюба, 2006) в сторону западной составляющей.

Рельеф через высоту местности оказывает влияние на характер изменения испарения. На Среднерусской возвышенности в пределах Центрального Черноземья среднегодовая температура воздуха снижается примерно на 2 °С, а слой испарения, напротив, повышается. Градиент изменения слоя испарения составляет около 15 мм на 100 м. Это связано с тем, что с высотой возрастают осадки и усиливается ветер, что является главным в процессе образования слоя испарения на данной территории (Дмитриева, 1989).

Область располагается одновременно в двух ландшафтных зонах: лесостепной и степной (см. рис. 2). Зональные ландшафты представлены лесостепью на севере и степью на юге. Ярко проявляется гидрологическая роль леса. Заметное локальное увеличение осадков происходит под влиянием крупных лесных массивов (Теллермановская роща, Шипов лес, Усманский бор).Сравнительный анализ сумм осадков метеостанций Борисоглебск (Н=104 м, Теллермановская роща) и Новохоперск (Н=148 м, открытая местность) показал соответственно превышение в годовых суммах осадков на 55 мм (11%), теплого периода - на 10 мм (2 %), холодного - на 45 мм (9 %), т.е. зимой «лесной» прирост осадков больше, чем летом. Крупные лесные массивы на востоке области сохраняют водоносность рек Хопер, Ворона и их притоков, что прослеживается на картах атмосферных осадков и речного стока. Островная лесистость, лесные полосы, расчленение местности балками и овраги создают неравномерность в залегании снежного покрова и снегозапасов. Снегозапасы в старых лесных полосах Каменной Степи в 1,6 раза, а в молодых - в 1,4 раза больше, чем в поле. Соответственно и потери на фильтрацию в молодых полосах выше (Мишон, Дмитриева, Калюжный, 1986).

Карстовые формы (воронки, западины, котловины, провалы, кары, пещеры) повсеместно способствуют снижению годового и весеннего поверхностного стока, увеличению подземного стока. Пруды в балках и оврагах с карстовыми образованиями обладают повышенной фильтрацией и снижают величину весеннего стока. В зональную величину годового речного стока вводится разработанная автором поправка на азональные факторы, например, рельеф через высоту местности (1), лес на постоянных водотоках (2), лес на временных водотоках (3), лесные полосы (4), карст (5), для неизученных водосборов (Карты стока..., 1975; Расчеты стока..., 1979), представленная аналитически:


15

? = 0,021? - 0,95 л/с км2,                                                               (1)

ЛОлес = 0,0059 (Глее - 2,5)105 м3/с км2;                                                  (2)

ЛОлес = - 0 ,0009 ?™3 м3/с км2                                                       (3)

ЛОлес = - 0 ,0046їV5 м3/с км2                                                         (4)

AQKapcT = - 0 ,0022 f карст м3/с км2                                                    (5)

Характерной природно-территориальной особенностью Воронежской области является значительное превосходство, почти в 3 раза, площади зоны формирования водных ресурсов (145000 км ) над собственной территорией области (52400 км ). Реки Дон, Воронеж, Хопер и другие, втекая в Воронежскую область, интегрируют в себе все зональные и азональные особенности физико-географических районов протекания и антропогенные нагрузки использования рек.

Отмеченные особенности прямо или опосредованно через климатические составляющие речного стока (осадки, испарение) проявляются в режиме и распределении водных ресурсов по территории, уменьшают или увеличивают поверхностный склоновый, подземный, почвенный, речной сток, обусловливают многолетнюю динамику и внутригодовую изменчивость. Вследствие этого на Среднерусской возвышенности речной сток превышает его значения на равнине примерно на 30 %. Под влиянием возвышенности нарушается широтная зональность в пространственном распределении стока, наблюдается уменьшение годового стока рек с северо-запада на юго-восток.

К социально-экономическим особенностям относится размещение крупных водопотребителей (Воронеж, Нововоронеж, Борисоглебск, Лиски, Россошь, Калач, Павловск и др.) по берегам основных водных потоков области. Это создает неравномерность в хозяйственной и населенческой нагрузке на водные объекты и водные ресурсы, оказывает влияние на объемы забора и сброса вод, безвозвратное водопотребление и в конечном итоге на гидроэкологическое состояние.

3. Результаты изучения трансформации русловой сети и изменчивости элементов гидрологического цикла на территории субъекта.

Водный фонд области насчитывает 1197 водотоков протяженностью 9705 км (Дмитриева, 2008). В области, как и в России, 95 % (1137 единиц) общего количества рек относится к числу малых водотоков длиной до 25 км. К 2008 г. по сравнению с 1964 г. (Ресурсы..., 1964), с карты Воронежской области исчез 31 водоток протяженностью от 10 до 22,7 км. За счет усыхания верховьев рек протяженность речной сети области за период от последней инвентаризации рек до 2008 г. уменьшилась на 510 км, т.е. почти на длину Дона в границах области. Густота речной сети с 0,21 км/км сократилась до 0,18 км/км (Дмитриева и др., 2009). Деградация речной сети в большей степени характерна для юга области (бассейны Россоши, Мамоновки, Богучарки) с более высокой годовой температурой воздуха и для бассейна р. Икорец и Битюг с наибольшим приращением температуры воздуха. Анализ пространственной динамики приращения температуры воздуха показывает, что на равнинной территории   наблюдается   более   значительное   нарастание   и   увеличение


16

амплитуды годовых значений, чем на возвышенности, в центральной части более существенное, чем на окраинах (рис. 3).



О                 40                   ВО                                     160 км

L_j---- 1-- 1--- 1-- !--------------------- 1----------------------------------------- 1

Рис. 3 - Приращение годовой температуры воздуха за 1991-2009 гг.

Увеличение средней температуры воздуха за зиму по м/с Борисоглебск составило 3,4 °С, что связано как с особым месторасположением станции (лесная поляна), так и влиянием Приволжской возвышенности на формирование термического режима. В настоящее время среднегодовая температура воздуха постоянно растет. Для Воронежа на 1986 г. средняя многолетняя величина составляла 5,6 °С (Климат Воронежа), на 2009 г. - 6,1 °С. С конца 1980-х гг. среднегодовая температура воздуха, превысившая отметку 8 °С, отмечалась в 1989, 2007, 2008, 2010 гг. Благодаря этому наблюдается устойчивый тренд повышения температуры воздуха. Особенно стремительно среднегодовая температура воздуха нарастает в текущем столетии (табл. 1).

____ Таблица 1 - Среднемесячная температура воздуха по м/с Лиски______

Период, годы

Месяцы

Год

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1931-1940

-9,2

-8,9

-2,9

6,8

15,5

18,7

22,3

20,3

14,6

7,3

0,7

-6,6

6,6

1941-1950

-8,7

-7,9

-7,3

7,2

14,7

19,1

20,3

19,3

13,9

5,4

-0,5

-6,0

6,5

1951-1960

-7,4

-9,1

-4,1

7,4

15,2

20,2

21,6

20,2

13,6

6,6

-1,8

-4,5

6,5

1961-1970

-9,3

-7,9

-2,0

8,3

15,6

18,7

20,9

19,7

13,9

7,2

0,8

-5,3

6,7

1971-1980

-9,5

-7,1

-1,3

8,7

15,4

19,3

20,3

19,3

13,5

5,8

1,0

-4,0

6,8

1981-1990

-6,0

-7,0

-1,5

8,3

16,2

19,3

20,5

19,5

13,6

7,0

0,2

-4,4

7,1

1991-2000

-5,7

-5,3

-1,2

9,4

14,9

19,7

21,2

19,1

12,9

7,1

-1,2

-5,3

7,2

2001-2010

-5,7

-5,7

0,6

8,8

15,8

19,2

22,5

21,3

14,9

7,8

2,3

-3,8

8,2

Средняя

-7,7

-7,4

-2,5

8,1

15,4

19,3

21,2

19,8

13,9

6,8

0,2

-5,0

6,9


17

Линия тренда имеет устойчивый положительный наклон (рис. 4). В 1991— 2009 гг. наблюдается сокращение амплитуды колебаний около среднего значения. Температура воздуха выравнивается в течение года, происходит сглаживание различий по сезонам. Нарастание годовой температуры воздуха обязано большему прогреванию атмосферы весной и зимой, чем летом и осенью.

10 -,-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

юоюоюоюоюоюоюоюою

СМГОГО-^--^-ЮЮСОСОГ^Г^СОСОО)0)00 0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)0)00

Рис. 4 - Среднегодовая температура воздуха за 1925-2009 гг. (м/с Лиски)

На природные процессы накладывается антропогенная деятельность в русле реки и на водосборе. Преобразование поверхности речных бассейнов, распашка, урбанизация, карьерные разработки и т.д. составляют более 75 % от площади области. Результатом антропогенного воздействия являются изменения склонового, почвенного, речного стока, развитие эрозионных процессов, нарушение гидравлической связи поверхностных и подземных вод, изменения в балансе элементов гидрологического цикла.

Малые водотоки, имеющие только поверхностное питание, из-за сокращения стока весны и продолжительности половодья превращаются в суходолы. Несмотря на то, что средняя температура воздуха теплого полугодия и слой испарения в многолетнем ходе уменьшаются, климатические изменения и антропогенная деятельность ведут к сокращению числа и протяженности водотоков (Дмитриева, 2008; Дмитриева, Илатовская, 2010).

Следствием нарастания температуры воздуха и воздействия антропогенных факторов является современная трансформация и уменьшение густоты речной сети, эвтрофирование озер и речных русел.

Атмосферные осадки - основной источник питания рек, создания ресурсов поверхностного склонового и руслового стока, почвенной влаги и подземных вод, образования и сохранения водных объектов. Увеличивается роль осадков и талой воды в пополнении запасов водных ресурсов во время зимних оттепелей, которых становится все больше из-за неустойчивости температурного режима зимой.

Осадки характеризуются неравномерностью выпадения внутри года, сглаживающейся в современный период (1991-2009 гг.). Графическое представление месячных сумм осадков по м/с Лиски является характерным для области (рис. 5).


18

64

ез

53

46

34

32

34

28

Рис. 5 - Распределение осадков за период мониторинга по м/с Лиски

В   теплое  полугодие   (апрель-сентябрь)   осадков   выпадает   больше,  чем  в холодное (октябрь-март). До начала 1960-хгг. их доля превышала 60 % (табл. 2).

Таблица 2 - Доля суммы сезонных осадков в % от годовой суммы.

№ п/п

Станция ведущий фактор

Период

Суммарные осадки, %

весна

лето

осень

зима

полугодие

тепл.

холод.

1

Нижнедевицк

1948 - 1960

21

37

24

18

61

39

возвышенность

1961-1990

21

32

24

23

56

44

1991-2009

22

28

28

22

55

45

1948 -2009

22

32

25

21

57

43

2

Борисоглебск

1925-1960

21

28

25

24

52

48

лес

1961-1990

20

28

26

26

50

50

1991-2009

20

29

26

24

47

53

1925 -2009

20

29

26

25

51

49

3

Лиски

1924-1960

22

38

23

17

62

38

равнина, лесостепь

1961-1990

19

33

26

22

58

42

1991-2009

20

31

26

20

54

46

1924-2009

21

35

24

20

59

41

4

Богучар

1936-1960

22

34

22

22

56

44

степь

1961-1990

21

30

24

25

53

47

1991-2009

18

30

26

26

52

48

1936-2009

21

31

24

24

53

47

В последующие годы количество атмосферной влаги в теплое полугодие сокращается на 3-9 %, в холодное полугодие увеличивается в таком же диапазоне. Расчеты отображают особенности формирования и внутригодового хода осадков в зависимости от местных условий. Сезонное перераспределение осадков привело к сглаживанию различий в увлажнении холодного и теплого полугодий. Количество осадков становится все менее отличающимся и достигает максимального сближения в текущем столетии (табл. 2). Увлажнение теплого и холодного полугодий в 1991-2009 гг. различается не более чем на 10 %. К югу области различия еще более нивелируются и составляют 7-4%.

Рост количества атмосферной влаги в холодное полугодие происходит за счет увеличения увлажнения в осенний (на 1-4 %) и особенно в зимний (на 1-7%) сезоны. Весна и лето характеризуются уменьшением количества осадков (рис. 6) от +1.. .-6 % весной до +1.. .-10 % летом.


19

Гидрологическая роль осадков теплого полугодия и в большей мере летних осадков низка и неэффективна, так как около 70 % их затрачивается на испарение (Дмитриева, 1992).

Доля осадков зимы и весны близка по величине. В современный период жидких осадков выпадает больше, чем твердых. Перераспределение атмосферных осадков внутри года является предпосылкой сезонного изменения речного стока. Увеличение продолжительности безморозного периода и доли жидких осадков в безморозный период создает благоприятные условия росту подземной составляющей речного стока в период осенней и зимней межени в отсутствии ледостава на реках и промерзания почвы на склонах речной долины.

Увлажнение северо-западной, наиболее возвышенной, части области более высокое, чем остальной территории: годовых осадков выпадает больше, чем в других районах (рис. 7). Пространственная изменчивость атмосферных осадков отражает региональные особенности их формирования. Годовая сумма атмосферных осадков уменьшается в направлении с северо-запада на юго-восток. В бассейнах Большой Верейки, Ведуги, Девицы на северо-западе области выпадает самое большое количество осадков. Наименьшее количество осадков отмечается в бассейнах Подгорной, Толучеевки, Криуши.

Средняя величина годовой суммы осадков по периодам: 1885-1960 гг. -523 мм; 1961-1990гг. - 538 мм; 1991-2009 гг. - 534 мм; весь период 1885-2009 гг. - 525 мм; 1939-2009 гг. - 528 мм.


20

0             40             80                            160 км

Рис. 7 - Годовая сумма атмосферных осадков за 1991- 2009 гг.

Элементом гидрологического цикла, формирования ресурсов почвенных вод и ресурсов речного стока является суммарное испарение с речных водосборов. Процесс испарения наряду с ресурсами влаги определяется тепловыми ресурсами. Влагоресурсы представляются атмосферными осадками, а в качестве энергетического показателя может использоваться температура воздуха. Связь между метеоэлементами в процессе испарения более наглядно проявляется в годы экстремальных метеорологических условий. В аномально жарком 2007 г. средняя температура воздуха повсеместно превысила отметку 8 °С и составила для области 8,6 °С. Создались исключительно благоприятные условия для процесса испарения. Но осадков в этот год выпало 496 мм, что на 6 % ниже нормы, и образовавшийся слой испарения равен 371 мм, т.е. на 9 % ниже нормы. Подобная закономерность наблюдалась и в прежние экстремально жаркие 1972 и 1975 гг. По нашим оценкам водного баланса Воронежской области на середину 1980-х годов (Дмитриева, 1989), величина суммарного испарения составляла 435 мм, т.е. в пересчете на объем - 22,8 км . В настоящее время наблюдается тенденция снижения слоя испарения (рис. 8).

Главным фактором, формирующим испарение на рассматриваемой территории, являются атмосферные осадки. Этот вывод подтверждается более высоким коэффициентом корреляции годового испарения с годовыми осадками (Rep=0.64) и испарения с осадками теплого полугодия (REpT.n=0.75) по сравнению с коэффициентом корреляции испарения с температурой воздуха (Ret=0.46) (Дмитриева, 1989). В современный период на образование годового слоя испарения оказывает влияние внутригодовая динамика осадков и сезонного стока, температуры воздуха, скорости ветра.


21


Ю       00

о     о о     о

550


Рис. 8 - Слой суммарного испарения по м/с Лиски

Вследствие перераспределения осадков и стока внутри года, увеличения влажности воздуха, снижения температуры воздуха и скорости ветра в теплое полугодие, слой испаряющейся воды уменьшается.

Изменения температуры воздуха, увлажнения вызывают динамику подземной составляющей речного стока и ресурсов подземного стока. Ресурсы подземных вод зоны интенсивного водообмена, в основном, формируются за счет инфильтрации атмосферных осадков, поэтому климатические изменения играют ведущую роль в режиме подземных вод. Режимообразующими условиями являются ландшафтные особенности и гидрогеологическое строение (Смольянинов, 2003; Смирнова, 2006). Пополнение запасов подземных вод происходит за счет поглощения поверхностного стока в весенний, частично осенний периоды и участившихся зимних оттепелей. Показателем динамики является уровень подземных вод. Многолетние наблюдения за уровнями подземных вод в шурфе № 1 («Докучаевский колодец» в Каменной Степи) указывают на устойчивую тенденцию роста (рис. 9). В 2007-2009 гг. уровни воды повсеместно снижались, в том числе и в Каменной Степи.

ЮЮи1и10)0)ШШЮЮо)о)0)0)0)0)1л1Л(л(ло)о)оа

Рис. 9 - Многолетние колебания уровня подземных вод

Следствием повышения уровня подземных вод является подтопление земель в ряде мест центральной и восточной части области, подкисление почв (Ахтырцев, Минаков, 2009) и немногочисленное оживление родников на склонах балок.

Большая часть поверхностного склонового стока образуется в процессе снеготаяния в весенний период. Вклад склонового стока в формирование речного стока в период половодья может составлять 50-80%, а в годовой сток -


22

30-40% (Ясинский, 2004). Априори можно предположить, что склоновый сток должен сокращаться вследствие уменьшения весеннего стока и глубины промерзания почвы, увеличения продолжительности безморозного периода и благоприятных условий для фильтрации вод.

Элементом гидрологического цикла и основой возобновляемых водных ресурсов является речной сток. В многолетних колебаниях годового стока существенных и выраженных тенденций не прослеживается (рис. 10).


Рис. 10 - Многолетние изменения годовых расходов воды

Более глубокие изменения происходят во внутригодовом распределении стока и сезонном стоке. Для рек лесостепной зоны единые календарные границы водохозяйственных сезонов в полной мере отражают внутригодовую изменчивость стока и образование фаз водного режима (рис. 11).

Но для рек юга лесостепной зоны - Россошь, Подгорная, Черная Калитва и Тихая Сосна - календарные границы весны не полностью охватывают фактическую многоводную фазу. В феврале водность рек больше, чем в мае, что наиболее характерно для современного периода (рис. 12).

За период гидрологических наблюдений произошли заметные изменения в распределении водности по гидрологическим сезонам. До начала 1960-х гг. величина стока весны существенно доминировала над объемами стока остальных сезонов и составляла почти 70 % годового объема. На притоке Дона реке Битюг сток весны превосходил отметку 80 %.


23

2 0, О   -



I                     II                    III                   IV                    V                   VI                   VII                VIM                  IX                    X                   XI                   XII

Рис. 12 - Годовые расходы воды р. Тихая Сосна - г. Алексеевка за 1949-2009гг.

В речной системе Хопра, притоке 1-го порядка Дона, доля весеннего стока равнялась почти 80 %. В современный климатический и хозяйственный период использования водных ресурсов сток весны составляет от 38 до 63,5 %. На реках с высокой антропогенной нагрузкой (Дон, Сосна, Воронеж, Тихая Сосна, Битюг, Хопер, Ворона, Савала) отмечается наибольшее снижение весеннего стока. По целому ряду пунктов наблюдений (Задонск, Лиски, Елец, Новые Савины, Девица, Чертовицкое, Заворонежская, Алексеевка, Подгоренский), расположенных на реке Дон и притоках Дона 1-го порядка за пределами области сток весны меньше 50 %, что дает право отнести реки к смешанному типу питания и согласиться с мнением Н.И. Алексеевского и др. (2007) о смене приоритетности источников питания в современный климатический период. В бассейне Хопра по-прежнему доля весны в годовом объеме превышает 50 %, что объясняется обособленностью его бассейна от бассейна Дона и иными условиями формирования стока. Сведения по отдельным рекам Центрального Черноземья приведены в табл. 3.

Таблица 3 - Доля сезонного стока в годовом речном стоке рек

№ п/п

Река - пункт

Площадь водосбора, км

Расчетный период,годы

Доля стока по сезонам, %

весна

лето

осень

зима

1

2

3

4

5

6

7

8

Дон - Задонск

31 100

1928-1961 1961-1991 1991-2009

64,4

55,2 43,2

12,2 15,2 18,4

11,2 14,2 19,1

12,2 15,4 19,2

2

Дон- Лиски

69 500

1895-1961 1961-1991 1991-2009

68,6 59,1 45,1

11,2 13,0 17,0

10,0 13,4 18,4

Ю.,2

14,5

19,5

3

Красивая Меча -Ефремов

3 240

1949-1961 1961-1991 1991-2009

64,4 50,8

42,5

12,2 15,2 18,2

11,2 17,6

20,2

12,2 16,4 19,1

4

Девица- Девица

1490

1949-1961 1961-1991 1991-2009

63,2

57,5 42,4

8,6

11,9

15,4

9,2

14,5

19,3

19,0 16,1

22,9

5

Тихая Сосна-Алексеевка

2060

1927-1961 1961-1991 1991-2009

61,5 56,3 38,7

6,74

12,2 25,6

7,78 14,4 19,8

24,0 17,1 16,0

6

Битюг- Мордово

903

1927-1961 1961-1991 1991-2009

87,8 75,5 63,5

2,3 5,7 14,1

2,4 8,2 10,0

7,4

10,6

12,4


24

Окончание табл. 3

1

2

3

4

5

6

7

8

7

Россошь-Подгоренский

454

1961-1991 1991-2009

63,4 46,5

10,2 17,8

9,6 17,8

16,8 17,9

8

Подгорная- Калач

1790

1947-1961 1961-1991 1991-2009

71,0 76,9 62,9

3,12 6,04 8,96

3,62 6,29 10,8

22,2 10,8 17,3

9

Хопер - Поворино

19 100

1930-1961 1961-1991 1991-2009

79,7 70,2 58,7

8,94 11,7 16,9

5,5 8,7 11,6

5,91 9,45 12,9

10

Ворона-Чутановка

5560

1923-1961 1961-1991 1991-2009

77,7 72,2 59,8

8.38 8.83 14.6

7,37 9,37 12,6

6,56 9,63 13,0

Сток весны на всей территории Воронежской области снизился на 19,8 %, лета, осени и зимы увеличился на 7,8; 8,0; 4,0 % соответственно. Современное распределение речного стока по сезонам в средний по водности год в бассейне Дона (без Хопра и его притоков) характеризуется следующими величинами: сток весны - 49,5 %, лета - 15,7 %, осени - 16,8 %, зимы - 18,0 % от годового объема. В бассейне Хопра на сток весны приходится 57,5 %, лета - 15,4 %, осени - 16,5 %, зимы - 14,6 %. Сток по сезонам выравнивается.

Внутригодовое перераспределение стока в современный период привело к смещению минимума водности с зимних месяцев на август и сентябрь. Так, на р. Дон у г. Лиски минимум водности приходился на август в 30 % случаев, р. Хопер - г. Поворино - на сентябрь в 35 % случаев.

Сезонное распределение стока в бассейне Хопра в современный период остается более контрастным, чем в бассейне Дона на территории области. По соотношению стока весны, определяемого весенним снеготаянием, и остальных сезонов года, Хопер с притоками Ворона, Савала, Карачан и другие по-прежнему относится к рекам с весенним половодьем и снеговым питанием (по классификациям Б.Д. Зайкова и М.И. Львовича). Собственно Дон и притоки Дона: Тихая Сосна, Подгорная, Россошь и другие - относятся к рекам с весенним половодьем и смешанным типом питания.

Изменчивость основных элементов гидрологического цикла во временной и пространственной динамике существенно меняет представления о водообеспеченности субъекта РФ и имеет важное научное и практическое значение.

4. Результаты анализа воздействия водохозяйственной нагрузки на состояние водных ресурсов.

Изменчивость водных ресурсов находится под воздействием не только природных факторов, но и хозяйственной деятельности. Особенно четко влияние хозяйственной деятельности прослеживается в верховьях рек, где река только формируется как постоянный водоток и водоносность ее невелика. Населенческая нагрузка на водные объекты достаточно большая. Плотность населения области составляет 44,6 чел/км .


25

Под влиянием преобразования поверхности речного бассейна и изъятий воды из речных русел происходит изменение максимального, минимального и годового стока, стока наносов, внутригодовое перераспределение стока малых и средних рек. Результатом техногенных нагрузок является динамика склонового стока дождевых и талых вод, погребение гидрографической сети под бетонными и асфальтовыми покрытиями урбанизированных территорий, уменьшение водности рек, евтрофирование русел, изменение экологического состояния.

Природная          водообеспеченность           определяет          структуру

водохозяйственного комплекса и одновременно выступает как фактор регулирования объема водопотребления и развития экономики субъекта. Все водные объекты Донского бассейна являются источниками технического водоснабжения, приемниками и резервуарами сточных вод, объектами энергетики и рыбоводства, носителями рекреационной нагрузки. Диспропорция во внутригодовом распределении стока покрывается за счет статических запасов воды в искусственных водоемах. Удельная водообеспеченность составляет 69 080 м /км по площади или около 1550 м /чел, исходя из объема местного стока. Из-за ограниченности водных ресурсов в регионе отсутствуют высоко водозатратные производства. Основные отраслевые водопотребители -промышленность, сельское и жилищно-коммунальное хозяйство (рис. 13).


1995 г.                                                                                                                       2<??? г.

Рис. 13 - Структура водопотребления в Воронежской области

Круг   основных   водопользователей   в   административных   субъектах Донского     бассейна     по     отраслевому     признаку     идентичен,     поэтому


26


функционирование водохозяйственного комплекса Воронежской области во многом типично и для других субъектов РФ.

Наряду с общими чертами, присущими водопользованию в России, водохозяйственный комплекс области имеет индивидуальные особенности. Темпы роста и спада, временные границы нарастания водопотребления и сокращения водохозяйственной нагрузки на водные объекты области отличаются от общероссийских (Дмитриева, 2001, 2010). Ретроспективный анализ использования вод показывает, что прежние темпы водопотребления сохранялись примерно до 1985 г., а в теплоэнергетике - до 1989 г. Общие затраты на промышленные, сельскохозяйственные, коммунально-бытовые и

-з

прочие нужды в 1985 г. составляли 1460 млн м   , а в 1990 г. их величина равнялась 1191 млн м3 (рис.14).

W, МЛН. 1Ч/13

1985 1990  1991  1992 1993  199-4 1995 1996 1997  1998 1999 2000 2001  2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 200Э

1500 -,-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

—*—общее водопотребление                                                                          —ш--- промышленное водопотребление

—А— хозяйственно-питьевое водопотребление"    —·— сельскохозяйственное водопотребление

—·#·— орошение

Рис. 14 - Динамика отраслевого водопотребления в 1985-2009 гг. При этом на промышленное водопотребление приходился 61 % (754 млн

¦з                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 ->

м ), сельскохозяйственное, включая орошение, - 17 % (203 млн м ), коммунально-бытовое - 16 % (192 млн м ) от общего объема используемой воды (см. рис. 14). Крупные водоотборы осуществляются из ствола Дона для нужд Нововоронежской АЭС. Впоследствии вода возвращается в русло реки, но безвозвратные потери стока в отдельные годы достигают трети забранного объема (Доклад о состоянии..., 2005).

Со стороны водного хозяйства антропогенная нагрузка на водные ресурсы ослабилась. За 1991-2009 гг. доля производственного водопотребления сократилась с 70,0 до 47,2 %, т.е. на 22,8 %. Такая же тенденция в сельскохозяйственном водоснабжении: относительное водопотребление в сельском хозяйстве снизилось с 18,8 % до 5,9 %. Затраты воды на орошение уменьшились с 12,0 % до 0,3 - 0,5 %. В общей структуре водопотребления возросла доля хозяйственно-питьевого водоснабжения с 12,2 до 37,2 %, но в 2008-2009 гг. она несколько уменьшилась.

Важным показателем функционирования водохозяйственного комплекса и антропогенной динамики водных ресурсов является безвозвратное водопотребление.   Объем   безвозвратных   потерь   в   абсолютных   значениях


27

изменяется в соответствии с динамикой водопотребления. Отношение объема безвозвратного водопотребления в 1985 г. к уровню 2009 г. составило 1,4 раза. Однако в относительных величинах объемы безвозвратного водопотребления по 2008 г. возрастали, что может быть следствием увеличивающихся потерь при транспортировке воды к потребителю. К 2008 г. доля безвозвратных потерь достигла максимума за период современной России и составила 38,8 % от объема водозабора. Только за 4 года (2005-2008 гг.) потери возросли на 4,7 % (рис. 15).


\А/млн м 3

Годь



¦Объем без e оз e ратных потерь


¦Объем безвозв ратных потерь e % к объему e одозабора


Рис. 15 - Объем безвозвратного водопотребления

Сокращение безвозвратных потерь - важнейшая проблема водохозяйственного комплекса, поскольку не только повышает эффективность водохозяйственной деятельности, но и способствует сохранению водных объектов от истощения.

Качественное состояние поверхностных вод Воронежской области является предметом пристального внимания. Источниками точечного загрязнения водных объектов являются промышленные объекты металлургии, тепловой и атомной энергетики, нефтехимии, производства минеральных удобрений, банно-прачечные и коммунально-бытовые предприятия, животноводческие и птицеводческие комплексы, пруды-отстойники и поля фильтрации при заводах по переработке сахарной свёклы и др.

Объемы сточных вод огромны по своим размерам. К примеру, только в Воронежское водохранилище ежегодно поступают сточные воды в количестве 200 - 230 млн. м , т.е. величина стоков сопоставима с собственными запасами воды в водоеме. Сточные воды понижают качество природной воды в водохранилище местами до 4 класса загрязнения.

Непосредственно в реку Дон и ее притоки попадают азот нитритный, азот аммонийный, железо общее, нефтепродукты, СПАВ, фенолы, фосфаты, сульфаты, хлориды, медь, цинк, марганец, ртуть, свинец, кадмий, ванадий, серебро, олово, взвешенные вещества, БПК5 и др.   Основными поллютантами


28

поверхностных вод бассейна р. Дон с концентрациями, превышающими ПДК, являются легкоокисляемые (БПК5) и трудноокисляемые (ХПК) органические вещества - 34 % и 76 % соответственно; азот аммонийный и нитритный - 7 % и 48 % соответственно; нефтепродукты - 38 %, соединения меди - 53 %, фосфаты - 32 %, железо общее - 28 % (Доклад..., 2008, 2009), меняющие естественный гидрохимический состав воды (Смирнова, Бородкин, 2007). В фоновых и контрольных створах рек Дон, Воронеж, Битюг, Тихая Сосна, Черная Калитва вода преимущественно 3 класса качества. Величина индекса загрязнения воды (ИЗВ) в пределах данных классов качества составляет 0,56-1,70.

Качество воды в реках, имеющих меньшую водоносность, чем Дон и Хопер, а следовательно, и меньшую разбавляющую способность, более чувствительно к внешним влияниям. К примеру, на гидрохимический режим р. Черная Калитва антропогенное воздействие оказывают предприятия г. Россошь, особенно ОАО «Минудобрения». Содержание в реке (в черте города) органических веществ по БПК5 выше нормы в 1,09 раза, а в 9 км ниже города -в 1,28 раза, меди - в 3,5 раза, нефтепродуктов - в 2,2 раза. В р. Тихая Сосна ниже г. Острогожска обнаруживаются превышения органических веществ по БПК5, соединений меди, иногда достигающие 5,4 ПДК (Доклад..., 2008).

За период после 1990-х годов наблюдается снижение загрязненных сточных вод в объемных величинах (рис.16).29

Общее сокращение поступления промышленных и сельскохозяйственных вод в водные объекты должно было бы благотворно сказаться на качественном состоянии поверхностных вод, но проблемы загрязнения вод в регионе остаются (Дмитриева, 2004, 2010). Особую роль в загрязнении водоемов играет несоблюдение основ Водного законодательства в прибрежных и водоохранных зонах. В настоящее время вода водных объектов Воронежской области характеризуется 3-м классом качества как «загрязненная» (Никаноров и др., 2008), но на отдельных участках реки Дон и притоках класс качества варьирует от 2 до 4-го класса (Доклад..., 2009).

Качество воды в водных объектах благодаря современному состоянию отраслей экономики не снижается, но требуются эффективные меры для дальнейшего сохранения экологического состояния вод.

5. Комплексная оценка водных ресурсов Воронежской области с учетом современной динамики климатических и хозяйственных условий. Прогнозная оценка водных ресурсов и ожидаемые последствия.

Картографическое моделирование пространственной изменчивости элементов гидрологического цикла за различные временные периоды указывает на ведущую роль меняющихся климатических условий в динамике водных ресурсов, прежде всего атмосферных осадков.

Атмосферные осадки определены картографическим методом по карте слоя атмосферных осадков, составленной автором на принятые в работе временные срезы, аналогично представленной на рис. 7. Средняя величина годовой суммы осадков за период 1939-2009 гг. в пересчете на объем по площади Воронежской области составляет 27,7 км .

Склоновый сток, составляющая поверхностного стока, образуется преимущественно в весенний период половодья. Летом-осенью присутствует лишь частично, зимой при промерзаемости почвы он отсутствует полностью.

Средняя многолетняя величина весеннего склонового стока изменяется от 50 мм в верховье Дона и Хопра до 30 мм на юге с территории рассматриваемого субъекта. Ресурсы поверхностного склонового стока рассчитаны по исследованиям Н.И. Коронкевича и др. (1994), В.Н. Жердева, В.К. Рязанцева (1991) и составляют 1,45 км3.

Ресурсы почвенных вод получены расчетным путем по карте слоя испарения, составленной автором на принятые временные срезы (рис. 18). Средний слой испарения за многолетний период (1939-2009 гг.) для области составляет 405 мм (21,2 км ). За интервалы времени 1925-1960 гг. - 437 мм (22,9 км3); 1961-1990 гг. - 401 мм (21,0 км3); 1991-2009 гг. - 351мм (18,4 км3).

Ресурсы подземных вод оценены автором по карте, составленной А.Я. Смирновой, Н.И. Поздняковой (2008). Пространственное распределение ресурсов подземных вод подчиняется законам географической зональности и находится в соответствии с распределением определяющих их природных факторов. Средневзвешенная величина модуля подземного стока для территории рассматриваемого субъекта составляет 0,7 л/с · км . В пересчете на объемную характеристику равняется 1,11 км .


30


420 и более 410-420

400-410 390-400 390 и менее


80

40

160 км

_]___ I__ I__ i__ 1_

__ I

Рис. 18 - Слой суммарного испарения с речных водосборов за 1991-2009 гг.

Оценка местного стока за различные временные срезы выполнена по картам изолиний слоя стока. В пространственном распределении слоя стока прослеживается географическая закономерность - уменьшение значения гидрологической характеристики с северо-запада на юго-восток в соответствии с изменчивостью природных факторов формирования стока на территории Воронежской области и в значительной степени в зависимости от атмосферных осадков и рельефа (рис. 19).


Нижнеоёаицх



40                     ВО


160 км


Рис. 19 - Слой годового стока рек за период 1939-2009 гг.


31

Широтное изменение стока, характерное для Восточно-Европейской равнины, в пределах области, как и в целом Центрального Черноземья, нарушается под влиянием Среднерусской возвышенности, в меньшей степени -Калачской возвышенности. Градиент изменения слоя стока на Среднерусской возвышенности превышает его значение на Окско-Донской равнине, что подтверждается пространственным расположением изолиний стока. Калачская возвышенность является азональным местным фактором формирования речного стока. Сток рек Подгорная и Толучеевка превышает сток рек на Окско-Донской равнине на той же широте. Водоносность рек к югу и востоку от Калачской возвышенности стремительно падает. Реки имеют неглубокий русловый врез, грунтовое питание снижено. В меженный период они имеют низкую водоносность, сильно мелеют.

Водные ресурсы за период наблюдений равняются 3,63 км . Местные водные ресурсы Воронежской области за период климатической нормы составляют 3,87 км , а за период современной России - 3,98 км . В современный период увеличение водных ресурсов составило 4 %.

Погрешность определения картографируемых характеристик по картам атмосферных осадков, речного стока, суммарного испарения составляет ±10-15%.

Суммарные возобновляемые водные ресурсы административного субъекта складываются из местных водных ресурсов, формирующихся на собственной территории, без учета безвозвратного водопотребления, и речных вод, притекающих с сопредельных территорий, за вычетом безвозвратных потерь. Разница между притоком и оттоком вод представляет территориальные водные ресурсы Воронежской области. Исходя из этого,

W = WM±(Wnp.-W6.n.np.),                                                (6)

где W и WM - суммарные и местные водные ресурсы; Wnp. - объем притока с сопредельной территории; W б.п.пр - объемы безвозвратных потерь притока. Они рассчитываются по формуле:

W6.,np = KWnp.,                                                                (7)

где К - отношение объема безвозвратного водопотребления к объему местного стока (рассчитывается в долях от единицы и учитывает уменьшение стока под влиянием хозяйственных мероприятий). Коэффициент безвозвратных потерь К для смежных областей принят равным его величине для Воронежской области, исходя из условий совпадения характера хозяйственной деятельности. Местный сток для всей области, который получен расчетным путем, равен 3,61 км . Приток вод в область за вычетом безвозвратных потерь составляет 8,94 км . Объем безвозвратных потерь на территории области в средний по водности год равен 0,20 км . Отток вод из региона осуществляется в Ростовскую область по Дону, Волгоградскую область по Хопру, на территорию Украины по р. Белой и

-з

равняется 12.75 км . Суммарные водные ресурсы с учетом притока с сопредельных территорий оцениваются величиной 12,75 км (Дмитриева, 2011). Приток и отток вод по рекам с наиболее значительным вкладом в водные ресурсы области приведены в таблице 4.


32

Таблица 4 - Объемы притока и оттока речных вод в границах Воронежской области.

Название реки

Приток

Название реки

Приток

3

км

мм

3

км

мм

Дон

4,22

128

Эртиль

0,022

90

Воронеж

1,78

ПО

Битюг

0,150

87

Ведуга

0,022

134

Токай

0,022

81

Потудань

0,047

109

Хопер

1,67

86

Тихая Сосна

0,100

93

Ворона

0,580

98

Черная Калитва

0,082

77

Савала

0,140

78

Усмань

0,050

94

Карачан

0,027

71

Излегоща

0,025

100

Всего

8,94

Отток

Дон

9,43

100

Хопер

3,29

101

Белая

0,028

53

Всего

12,75

Оценка водных ресурсов за различные интервалы времени показала, что ни один из них не дает полных оснований для принятия его для расчета водных ресурсов и прогнозирования перспективных изменений. В период климатической нормы сток значительно выше средних многолетних значений, что объясняется включением в него лет с исторически высокой водностью. Ошибка определения средних значений в большинстве случаев не выходит за пределы 10 %, но в 2-2,5 раза выше, чем за многолетний период. Период 1991— 2009 гг., отвергается по этой же причине.

Для оценки водных ресурсов рассматриваемой территории целесообразно принять единый календарный период, наиболее продолжительный для административного субъекта РФ, достаточный для расчетов гидрологических характеристик с требуемой точностью, с наибольшим количеством пунктов измерений стока. Период календарного единства для оценки водных ресурсов Воронежской области охватывает 1939-2009 гг. Он выбран с привязкой к р. Хопер - г. Новохоперск, р. Подгорная - г. Калач, где наблюдения были начаты в 1939 году. Река Хопер является второй по водоносности рекой области и протекает в самой восточной её части, что актуально для пространственной характеристики стока и оценки водных ресурсов. Река Подгорная у г. Калач является пограничной рекой лесостепи и степи и протекает по Калачской возвышенности, т.е. определяет специфические черты формирования стока. Средний слой стока, рассчитанный за данный период, близок по своей величине к периоду мониторинга. Водные ресурсы для данного периода, полученные картографическим методом, равны 3,62 км . Это значение объема стока можно принять за реперную величину, от которой следует производить перспективные оценки и составлять прогнозы.

Статические запасы воды в водоемах естественного и искусственного происхождения  достигли  сравнительно  большой  величины  -  765  млн  м


33

(Курдов, Дмитриева, 2004). Если учесть, что объем речной воды в низкую межень в среднем равен 464 млн м , то аккумулированный полезный объем в водоемах почти в 2 раза выше, чем средние естественные ресурсы речных вод в меженный период. Полные водные ресурсы Воронежской области представлены в табл. 5.

Таблица 5 - Водные ресурсы Воронежской области (составлена по расчетам автора, исследованиям сотрудников ИГ РАН, ИВП РАН, ВГУ)

№№ п/п

Вид водных ресурсов

Объем

мм

3

км

1

Атмосферные осадки

528

27,7

2

Ресурсы поверхностного склонового стока

28

1,45

3

Ресурсы почвенных вод

405

21,2

4

Ресурсы подземных вод

21

1Д1

5

Ресурсы речного стока

69

3,62

6

Ресурсы водоемов

15

0,765

Примечание. Невязка возможна за счет погрешностей расчета ресурсов склонового стока и подземных вод

Предположения о перспективных изменениях водных ресурсов строятся на базе прогнозов климата и использования объемов воды в отраслях экономики в соответствии со стратегическими планами развития страны и субъекта. Разработанные сценарии развития климата (Стратегический прогноз..., 2005; Материалы к стратегическому прогнозу..., 2005; Бабкин, 2008; Оценочный доклад.., 2008; Проблемы изучения..., 2010) не дают однозначного ответа о реакции водных ресурсов РФ и её субъектов на предполагаемое дальнейшее увеличение температуры воздуха.

На основании прогноза изменения водных ресурсов России, выполненного И.А. Шикломановым и В.Ю. Георгиевским (Оценочный доклад..., 2008), следует ожидать в целом для страны увеличение динамических водных ресурсов на 8-10 % к 2039 г. В то же время положение с водными ресурсами в вододефицитных районах и районах недостаточной водообеспеченности (Центральный Черноземный район) может осложниться, поскольку предполагается сокращение водных ресурсов на 5-15 % и увеличение нагрузки на них на 5-25 % в связи с изменением климата и водопотребления. В перспективе для Черноземного центра следует ожидать уменьшения удельной водообеспеченности (Проблемы изучения..., 2010). Предполагается дальнейшее внутригодовое перераспределение сезонного стока с существенным увеличением стока холодного зимнего сезона (на 60-90%) и летнего (на 20-50 %) в ЦФО (Оценочный доклад..., 2008).

Более конкретные количественные показатели ожидаемых водных ресурсов Воронежской области приводятся в работе В.И. Бабкина (2008). На основании   расчетов   водных   ресурсов   методом   периодичностей   автором


34

делается заключение об увеличении местных водных ресурсов области на 2010-2015 гг. примерно на 20 %.

В прогностических оценках водопотребления в России до 2020 г. (Водные ресурсы..., 2008; Проблемы изучения..., 2010) предполагается увеличение суммарного водопотребления на 5 % по сравнению с уровнем 2005 г. При этом удельная водообеспеченность в России вырастет в пределах 5-30 %, за исключением Черноземного центра и Южного федерального округа.

Резюмируя обзор прогнозов изменения водных ресурсов по территории России и субъектов РФ, можно констатировать, что предварительные и весьма сдержанные прогнозы перспективных водных ресурсов, приведенные по разным источникам, свидетельствуют о неоднозначности изменения их для Воронежской области.

На наш взгляд, значительных изменений возобновляемых водных ресурсов за счет динамики климата и водопотребления в Воронежской области в ближайшей перспективе ни в сторону увеличения, ни в сторону уменьшения не произойдет, несмотря на небольшое увеличение их в современный период. На это указывает монотонный характер колебания речного стока и особенно обобщенных по территории области рядов годовых значений речного стока и атмосферных осадков (рис. 20). Наметившийся рост слоя суммарного испарения и снижение слоя атмосферных осадков дает основание предположить о некотором снижении годового стока.

¦      Осадки —¦— Испарение —*— Сток                  Линейный (Осадки)               Линейный (Испарение)                Линейный (Сток)

Рис. 20 - Изменения элементов гидрологического цикла за 1991-2009 гг.

Отсутствие выраженных трендов также свидетельствует в пользу данного утверждения. Анализ изменений обобщенных по территории области значений годового слоя атмосферных осадков, суммарного испарения и речного стока указывает на отсутствие строгой синхронности в их ходе. В последнем десятилетии наибольшее количество осадков образовалось в 2004 году и составило 692 мм. Благодаря этому сформировался слой испарения, равный 392 мм, а слой стока 105 мм. Значительное снижение количества атмосферных осадков в последующие годы сопровождалось уменьшением слоя стока и незначительным снижением слоя испарения.

Более вероятно с ростом температуры дальнейшее сглаживание внутрисезонных различий в стоке, поскольку изменения в них более устойчивые.


35

Медленное возрождение промышленности также не дает оснований полагать, что водопотребление будет быстро увеличиваться, в связи с чем, воздействие на водные ресурсы в ближайшие годы, вероятно, не возрастет.

Некоторое предположение об изменении водности можно сделать на основе марковских процессов. Для многих случайных гидрологических процессов характерно некоторое влияние предшествующих событий на последующие события, т.е. марковские процессы (Марков, 1906). Математические модели, использующие цепи Маркова, являются переходными между детерминированными и чисто стохастическими моделями (Кельберт, Сухов, 2009). Применение такой модели к практическим ситуациям требует выполнения трех основных условий: система должна допускать классификацию на конечное число состояний; переходы должны происходить в дискретные моменты времени, которые должны быть достаточно близкими, чтобы для моделируемой системы время можно было бы считать непрерывным; вероятности не должны меняться во времени. С этой целью вся исследуемая выборка слоя стока р. Дон - г. Лиски за период наблюдений (1985-2009 гг.) разбита на равновероятные 20 %-ные интервалы, и выявлены классы слоя стока (табл. 6).

Таблица 6 - Классы слоя стока р. Дон - г. Лиски

Класс

Интервал слоя стока, мм

1 «наименьший»

51-85

2 «низкий»

86-103

3 «норма»

104-122

4 «высокий»

123-137

5 «экстремальный»

>138

На  основании  выявленных  классов  построены  матрицы  переходных вероятностей «Марковские цепи» с шагом перехода 1 год (табл. 7).

Таблица 7 - Марковские цепи ряда слоя стока р. Дон - г. Лиски

исходный

Прогноз Дон-Лиски

1 класс

2 класс

3 класс

4 класс

5 класс

1 класс

14

34

14

19

19

2 класс

10

20

30

20

20

3 класс

26

11

26

22

15

4 класс

32

12

20

8

28

5 класс

18

14

18

32

18

Анализ данных таблицы 7 позволяет сделать вывод, что при исходном 1 классе стока - «наименьший» на следующий год с вероятностью 34 % можно наблюдать появление 2 класса стока - «низкий» (86-103 мм). Вероятность появления остальных классов невелика и составляет соответственно: 19 % - для 4 и 5 классов - «высокий» и «экстремальный»; 14 % соответственно для 1


36

«наименьший» и 3 класса - «норма». В случае исходного 2 класса «низкий» с наибольшей вероятностью (30 %) можно ожидать появление 3 класса -«норма». Появление классов «низкий», «высокий» и «экстремальный» равновероятно и составляет 20 %. Невелика вероятность появления 1 класса -10%. Для исходного 3 класса - «норма» равновероятно событие перехода на следующий год в 1 класс (26 %) или сохранение 3 класса (26 %). Вероятность появления 4 и 5 классов незначительна и составляет 22 и 15 % соответственно. Наименьшая вероятность перехода (11%) исходного 3 класса - «норма» на следующий год во 2 класс - «низкий». Исходный 4 класс - «высокий» имеет особенность перехода в экстремальные классы. С вероятностью 32 % может перейти на следующий год в 1 класс - «наименьший» или вероятностью 28 % в 5 класс - «экстремальный». При исходном 4 классе стока - «высокий», вероятность появления 3 класса - «норма» на следующий год составляет 20 %. Наименьшей вероятностью (8 %) обладает событие появления 4 класса на следующий год. Для исходного 5 класса стока - «экстремальный» наиболее вероятно (32 %) появление на следующий год 4 класса стока - «высокий». При этом равновелика вероятность перехода в 1 класс - «наименьший», 3 - «норма» или 5- «экстремальный» - с вероятностью 18 % для каждого класса. Наименее вероятным событием (14 %) является переход во 2 класс (диапазон 86-103 мм).

Проверка прогнозного расчета показала, что при фактическом значении слоя стока р. Дон у г. Лиски в 2009 г. 86 мм в следующем году наиболее вероятно появление слоя стока 2 класса с величиной в диапазоне 86-103 мм. Фактическая величина годового стока в 2010 г. составила 95 мм. Полученные результаты могут использоваться в качестве методических рекомендаций при прогнозе стока на следующий период в случае отсутствия гидродинамических моделей или необходимых данных.

Высокая вероятность оправдываемости прогноза гидрологических событий является действенным предупреждением негативных последствий, связанных с динамикой водности рек. Следовательно, совершенствование качества прогноза гидрологических событий есть надежный гарант предупреждения негативных последствий.

6. Рекомендации по устранению существующих и возможных негативных последствий изменения водных ресурсов.

Экстремальные гидрологические ситуации возникают в водных объектах при образовании и высокой, и низкой водности, но последствия они имеют разные. Анализ динамики максимальных расходов воды на реках субъекта указывает на снижение максимумов стока. Экстремально высокие половодья на Дону после 1970 г. и Хопре после 1979 г. не повторялись. Угроза наводнений на больших реках уменьшилась. Но увеличилась угроза появления единичных экстремальных ситуаций на малых водосборах при резких суточных повышениях температуры воздуха во время снеготаяния, при которых вся площадь бассейна становится активной (р. Богучарка и Кантемировка в 2003 г.; Россошь в 2010 г.). Предупредительные меры сократят отрицательные последствия. На малых реках во время февральских оттепелей, характерных для области, велика вероятность увеличения склонового стока. Этому способствует


37

удлинение срока безморозного периода и более продолжительный период насыщения почвы осенней влагой, обеспечивающие весной благоприятные условия для быстрого стекания воды по поверхности небольшого водосбора при интенсивном притоке солнечного тепла и одновременном охвате площади водосбора снеготаянием. Принятие своевременных агротехнических мер поможет снизить негативные последствия увеличения склонового стока.

С уменьшением объема и максимумов снегового половодья снижаются риск затопления территорий и угроза разрушительного воздействия вод. Но одновременно возникает опасность незаполнения многочисленных прудов вешней водой, что чревато для области отрицательными последствиями дефицита воды в летнюю межень. В связи с этим одной из мер сохранения водоемов в надлежащем состоянии представляется искусственное пополнение запасов подземных вод (Овчинникова, Смольянинов и др., 2007).

Повышение уровня грунтовых вод имеет неоднозначные последствия. С насыщением почвы водой увеличивается в объеме важнейший для засушливой зоны ресурс почвенной влаги. Увеличение и сохранение почвенной влаги для аграрно-индустриальной Воронежской области - важнейший положительный факт. Оживление родников на склонах балок - позитивное гидрологическое явление. Отрицательной стороной повышения уровня грунтовых вод является подтопление и подкисление земель в ряде муниципальных районов, развитие оползневых процессов. Прогрессирующий подъем уровней воды требует проведения сложных и дорогостоящих, но необходимых гидромелиоративных и гидротехнических мероприятий на водосборах, смягчающих негативное последствие процесса.

Снижение поверхностной и увеличение подземной составляющей стока в целом благоприятно для водного хозяйства Воронежской области и соседних областей в бассейне Дона, поскольку водные ресурсы равномернее распределены во времени года. В этом случае отпадает острая необходимость в дополнительном искусственном задержании вод, для чего источники (балки и овраги) использованы максимально (Смольянинов, Стародубцев, 2011).

Развитие аграрного сектора экономики области невозможно без орошаемого земледелия. При восстановлении площадей орошения необходим поиск альтернативных источников свежей воды. Как альтернатива свежей воды могут выступать качественно очищенные сточные воды, бесполезно сбрасываемые в настоящее время в водоемы. При качественной очистке сточных вод, бесполезно сбрасываемых в поверхностные водоемы, можно покрыть определенную часть дефицита воды.

Снижению негативных последствий возможного дефицита водных ресурсов способствует сокращение безвозвратных изъятий вод из поверхностной и подземной гидросферы и потерь при транспортировке воды к потребителю. Сокращение безвозвратных потерь на 50 % повысит водные ресурсы на 2,7 %.

Наращивание объемов воды в замкнутых производственных циклах использования будет положительно сказываться на качестве вод. Повышение качества воды  в  водных  объектах  возможно  лишь  при  снижении  сброса


38

загрязненных и грязных вод, нарушающих баланс равновесия в водной экосистеме. При снижении разбавляющей способности рек в связи с уменьшением стока в половодье решение данной проблемы становится все актуальнее. Реализация Комплексной программы «Возрождение Дона» (2005) способствует оздоровлению экологии Дона.

Для эффективного предупреждения негативных последствий динамики вод необходима своевременная гидроэкологическая диагностика водных объектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.   Разработанная концепция комплексной географо-гидрологической

оценки водных ресурсов сочетает бассейновый и административный принципы

формирования водных ресурсов при одновременном рассмотрении физико-

географических процессов и антропогенной деятельности на речном водосборе

и в границах субъекта РФ. Теоретическая новизна методических приемов

обосновывается универсальностью их применения для любого субъекта РФ с

выделением для каждого из них специфических особенностей природного и

антропогенного характера формирования водных ресурсов.

Доказано, что комплексная географо-гидрологическая оценка водных ресурсов, в отличие от общепринятого мнения, кроме количественных показателей возобновляемых ресурсов речного стока, должна включать оценки ресурсов атмосферных осадков, подземных вод, поверхностного склонового стока, почвенных вод, водоемов, а для иных субъектов РФ и других ресурсов, рассмотренных в пространственно-временной динамике на фоне климатических и хозяйственных условий.

Обязательной составляющей комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов является экологическое состояние вод, значение которой меняется одновременно с динамикой антропогенной нагрузки на водные объекты рассматриваемой территории.

Новым методическим приемом является назначение фиксированных периодов для анализа динамики гидрометеорологических процессов.

Теоретическая новизна концепции комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов обосновывается универсальностью их применения для любого субъекта РФ с выделением для каждого из них специфических особенностей природного и антропогенного характера формирования водных ресурсов. Этапы алгоритма, методы обработки, анализа и интерпретации результатов базируются на доступных для любого субъекта материалах и рекомендуются в качестве основы комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов в других субъектах Российской Федерации.

2.       На основе сочетания бассейнового и административного принципа

комплексной географо-гидрологической оценки водных ресурсов субъекта РФ

делается утверждение, что водные ресурсы являются отражением, как

общегеографических,   так   и   специфических   природных   и   антропогенных

39

условий, создающих азональные условия формирования местного речного стока. Картографическое моделирование элементов гидрологического цикла в границах речного бассейна Дона позволило выявить пространственно-временные закономерности их географической изменчивости в пределах административной территории. Карты слоя стока, атмосферных осадков, суммарного испарения явились методической основой для оценки соответствующих видов водных ресурсов с точностью ± 10-15 %. К зональным условиям формирования местного речного стока разработана система поправок на азональные факторы: рельеф, лес, лесные полосы, карст в виде аналитических выражений, которые могут быть успешно применены для неизученных водосборов.

3. Динамические процессы в температуре воздуха и атмосферных осадках привели к внутригодовому перераспределению сезонного речного стока, снижению годового слоя испарения, повышению уровня подземных вод. Внутригодовое перераспределение атмосферных осадков и сезонного стока явилось основанием смещения минимума водности с зимних месяцев на август в 30 % (Дон - Лиски) и сентябрь в 35 % случаев (Хопер - Поворино) в современный период. Данное заключение имеет не только важное научное, но и практическое значение для отраслей экономики, ориентированных в своей деятельности на забор свежей воды из водных объектов.

Ответная реакция поверхностного склонового стока на динамику температуры воздуха и осадков неоднозначна и зависит от многочисленных особых природных и антропогенных условий формирования стока. Почвенные воды с уменьшением слоя испарения увеличиваются, на что указывают возрастающие площади подтопления земель. Ресурсы водоемов в многолетней динамике не претерпели существенных изменений.

Повышение температуры воздуха, перераспределение стока и осадков внутри года, антропогенная деятельность в русле и на речном водосборе являются главными причинами трансформации количества, протяженности русловой сети и густоты речной сети.

4.   Роль антропогенного фактора в динамике водных ресурсов ярко

выражается объемом безвозвратного водопотребления, достигшего. 38,8 %

(2008 г.) от объема водозабора на рассматриваемой территории. За 1991-2009

гг. рост безвозвратного водопотребления составил 8,0 %. Возрастание доли

загрязненных стоков до 47,5 % от общего объема сточных вод по данным на

2009 г. значительно снижает качество воды в поверхностных водных объектах,

служащих приемниками и утилизаторами стоков.

5.  Водные ресурсы Воронежской области рекомендуется рассчитывать за

единый календарный период, в качестве которого предлагаются 1939-2009

годы. Обоснованием выбора данного периода служит его репрезентативность,

т.е. достаточная продолжительность ряда наблюдений для расчета

характеристик речного стока с необходимой точностью, наиболее полная

освещенность измерениями стока на главных водотоках, формирующих водные

ресурсы области, включение лет экстремальной водности на территории

субъекта.


40

Водные ресурсы Воронежской области, рассчитанные за период 1939-

2009  гг., в настоящее время оцениваются следующими значениями: ресурсы

атмосферных осадков - 27,7 км ; ресурсы местного речного стока - 3,62 км ;

ресурсы почвенных вод - 21,2 км ; ресурсы водоемов - 0,765 км . Ресурсы

поверхностного склонового стока -1,45 км ; ресурсы подземных вод - 1,11 км ;

представляют средние многолетние значения, рассчитанные на 1994 и 2008 гг.

соответственно. Результаты оценки водных ресурсов рекомендуется принимать

в качестве реперных значений при составлении перспективных схем

водопользования.

6. На основании сценариев развития климата и хозяйственной деятельности на территории базового субъекта предполагается дальнейшее сезонное перераспределение речного стока, имеющее в настоящее время большую устойчивость. Маловодье 2007-2009 гг. и не вошедших в расчеты

2010  и 2011 гг., чрезвычайно низкое весеннее половодье на реках и отсутствие

стока в логах и балках в 2011 г. закрепляют тенденцию снижения годового

стока, наблюдающуюся с 2007 г. Уточнение перспективных изменений водных

ресурсов возможно при более надежных и определенных климатических

прогнозах.

Возможные негативные последствия изменения водности, причиняющие социально-экономический ущерб, могут быть в большей степени обязаны экстремальным ситуациям, возникающим на малых реках при формировании волны паводка во время февральских оттепелей и во время половодья, причиной которых является резкое повышение температуры воздуха, достаточное для снеготаяния на всей площади бассейна.

Причиной негативных последствий может быть сокращение объемов весеннего половодья и, вследствие этого, угроза незаполнения водой многочисленных прудов области до нормальных расчетных отметок.

Негативным следствием повышения уровня грунтовых вод является заболачивание, подтопление и подкисление земель, активное развитие оползневых процессов.

К негативным последствиям относится чрезвычайно высокий уровень загрязненных сточных вод, что создает угрозу существования геоэкосистемы.

Повышение температуры воздуха и воды в водных объектах является причиной эвтрофирования рек и озер, снижения качества воды.

Качественный гидроклиматический прогноз гидрометеорологических событий в сочетании с комплексом необходимых мероприятий и превентивных мер (агротехнические приемы, искусственное пополнение запасов подземных вод, сокращение сбросов загрязненных стоков, создание комбинированных систем водоснабжения, увеличение объемов воды в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения, очистка до нормативов сточных вод, своевременная гидроэкологическая диагностика водных объектов и др.) позволят адаптироваться к возможным новым климатическим условиям, предотвратить и ослабить негативные последствия динамики водных ресурсов, обеспечить рациональное природопользование на территории административного субъекта и в речном бассейне.


41

Список основных публикаций по теме диссертации Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

  1. Клиге Р.К. Исследование годового стока рек ЦЧО методом главных компонент / Р.К. Клиге, В.И. Швейкина, В.А. Дмитриева // Изв. РАН. Сер. географ. - 1992. - № 5. - С. 77-83.
  2. Дмитриева В.А. Изменение водных ресурсов Центрально-Черноземных областей / В.А. Дмитриева // Водные ресурсы- 1992. - № 4. - С. 137-140.
  3. Мишон В.М. Гидрологические аспекты в структуре антропогенных ландшафтов Центрального Черноземья / В.М. Мишон, А.Г. Курдов, Ю.А. Нестеров, В.А. Дмитриева, Л.А. Калюжная // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. 2. Естественные науки. - 1996. - № 2. - С. 30-41.
  4. Дмитриева В.А. Географические основы гидрологических исследований / В.А. Дмитриева // Вестник Воронеж, гос. ун-та. - Сер. География. Геоэкология. -2000. -№ 4.-С. 40-43.
  5. Курдов А. Г.. О прудах и водохранилищах как антропогенных комплексах / А. Г. Курдов, В.А. Дмитриева // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. - 2000. - № 4. - С. 156-159.
  6. Дмитриева В.А. Термический режим г. Воронежа на фоне глобального потепления климата // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. -2001. -№1. - С. 129-135.
  7. Курдов А.Г. Воронежское водохранилище 30 лет спустя / А.Г. Курдов, В.А. Дмитриева // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. -2002.-№1.-С. 124-127.

8.    Дмитриева В.А. Характеристика исходной информации и режим

атмосферных осадков (на примере метеостанции Лиски) / В.А. Дмитриева //

Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. -2003. -№ 1.-С.97-

103.

9. Дмитриева В.А. О Всероссийском конгрессе работников водного хозяйства /

В.А. Дмитриева // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. -

2004.-№1.-С. 122-124.

10.     Дмитриева В.А. Воспоминание о кафедре гидрологии суши / В.А.

Дмитриева // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. -

2004.- №2.-С. 153-157.

  1. Дмитриева В.А. Возвращение на Валдай / В.А. Дмитриева, Л.А. Калюжная // Вестник Воронеж, гос. ун - та. Серия география и геоэкология- 2006. - № 2 -С.103-107.
  2. Дмитриева В.А. А.Г. Курдов. Слово об учителе // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. - № 2. - 2004. - С. 86-89.
  3. Дмитриева В.А. Трансформация речной сети и речного стока: причины и следствия / В.А. Дмитриева // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. - 2009. - № 1. - С. 84-92.

14.   Дмитриева В.А. Гидрологическая роль прудов и болот Воронежской

области / В.А. Дмитриева // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. География.

Геоэкология. - 2010. - № 1. - С. 98-102.


42

15. Дмитриева В.А. Структура использования водных ресурсов в Воронежской

области / В.А. Дмитриева // Водное хозяйство России. - 2010. - № 5. - С. 28-40.

16.  Дмитриева В.А. Изменение речной сети и обводненности Верхнего и

Среднего Дона на фоне современных климатических и хозяйственных условий

/ В.А. Дмитриева // Аридные экосистемы. - 2010. - Т. 16. - № 3 (43). - С. 49-56.

  1. Дмитриева В.А. Экологическое состояние вод как следствие современного механизма водопользования / В.А. Дмитриева // Вода: химия и экология. Всерос. науч.- практ. журнал. - 2010. - № 5. - С. 10-15.
  2. Дмитриева В.А. Водные ресурсы в бассейне верхнего и среднего Дона в современный климатический и хозяйственный период / В.А. Дмитриева // Изв. РАН. Сер. Географ. -2011. -№ 5. - С. 75-85.
  3. Дмитриева В.А. Внутригодовая и многолетняя динамика сезонного речного стока / В.А. Дмитриева // Аридные экосистемы. - 2011.-№2.-С.23-32. Монографии, разделы в монографиях, научных изданиях и энциклопедии

20.   Дмитриева В.А. Гидрологическая изученность Воронежской области.

Каталог водотоков : монография / В.А. Дмитриева. - Воронеж : ИПЦ Воронеж,

гос. ун - та, 2008. - 225 с.

21. Дмитриева В.А. Гидрография рек Липецкой области. Каталог водотоков :

монография / В.А. Дмитриева, Е.С. Илатовская. - Липецк : Б.И., 2010.-149с.

  1. Картирование вероятностного стока рек (на примере центральночерноземных областей) / А.Г. Курдов, В.В. Протопопов, В.А. Дмитриева и др. - Воронеж : Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 1987. - 188 с.
  2. Карты стока рек и временных водотоков (на примере Центральночерноземных областей) / под ред. А.Г. Курдова. - Воронеж : Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 1975. - С. 36-44 (соавтор А.Г. Курдов).

24. Расчеты стока рек и временных водотоков (вопросы теории и практики) /

под ред. А.Г. Курдова. - Воронеж : Изд-во Воронеж гос. ун-та, 1979. -

С.160-163,193-197.

  1. Земля Воронежская / под ред. В.И. Федотова. - Воронеж : Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 2006. - С. 178-180,183-185.
  2. Воронежская энциклопедия. - Т. I. А-М. - Воронеж : Центр духовного возрождения Черноземного края, 2008. - С. 316, 341, 369-370, 424.
  3. Воронежская энциклопедия. -Т. П. Н-Я. - Воронеж : Центр духовного возрождения Черноземного края, 2008. - С. 22, 350.

Учебное пособие:

28. Дмитриева В.А. Практическая гидрометрия: учеб. пособие /

В.А. Дмитриева. - Воронеж : ИПЦ Воронеж, гос. ун-та, 2008. - 200 с. (с грифом УМО).

Основные статьи,  материалы  конференций,  в  которых  отражено содержание работы

29.    Дмитриева В.А. Закономерности географического распределения и

изменения во времени характеристик осадков теплого периода на территории

Центральных Черноземных областей / В.А. Дмитриева // Вопросы мезоклимата,

циркуляции и загрязнения атмосферы. - Пермь, 1989. - С. 70-81.


43

  1. Дмитриева В.А. Исследование водного баланса лесостепной зоны на примере Центрально-Черноземных областей : автореф. ... канд. геогр. наук : защищена 29.04.89 : утверждена 13.09.89 / В.А. Дмитриева. - Пермь, 1989. -16с.
  2. Дмитриева В.А. Естественные и антропогенные факторы годового стока рек ЦЧО / В.А. Дмитриева; Воронеж, гос ун-т. - Воронеж, 1990. - 19 с. - Деп. в ВНИГМИ МИД 24.07.90, № 4172 - В90.

32.    Дмитриева В.А. Водоохранная и водорегулирующая роль лесной

растительности Воронежской области / В.А. Дмитриева // Экологические

основы природопользования в бассейне Дона. - Воронеж : БД 1991.- С. 102-107.

  1. Дмитриева В.А. К уточнению понятия «Водные ресурсы » и оценки их объемов /В.А Дмитриева // Вестник Воронеж, отд. Рус. географ, о-ва. - Т. 1, вып. 1.-1999.-С. 38-40.
  2. Дмитриева В.А. Голубые жемчужины Черноземья : прошлое и настоящее // Вестник Воронеж, отд. Рус. географ, о-ва. - Т. 2, вып. 1. - 2000. - С. 31-35.

35.    Дмитриева В.А. Гидроэкологические аспекты водопользования в

Центральном Черноземье / В.А. Дмитриева // VI Всероссийский

гидрологический съезд : тез. док., 28 сент. - 1 окт. 2004 г. - Секц. 3. Водный

баланс, ресурсы поверхностных вод, гидрологические последствия

хозяйственной деятельности и изменения климата: уязвимость и адаптация

социально-экономической сферы. - С. 104-107.

  1. Дмитриева В.А. Асинхронные колебания водности в бассейне Дона и их хозяйственные последствия / В.А. Дмитриева // Экология бассейна Дона. Воронеж : Воронеж, гос. ун-т, 2005. - С . 78-80.
  2. Дмитриева В.А. Опыт эксплуатации Воронежского водохранилища / В.А. Дмитриева // Современные проблемы исследований водохранилищ : материалы Всеросс. науч.-практ. конф. 24-26 мая 2005 г., г. Пермь. - Пермь : Перм. гос. ун-т, 2005.-С. 252-255.
  3. Дмитриева В.А. Региональные направления и гидроэкологические аспекты использования поверхностных вод / В.А.Дмитриева // Тр. XII съезда РГО. - Т. 4. Геоэкология и природопользование : док. 12-го съезда РГО, Кронштадт, 2005. - СПб., 2005. - С. 309-315.
  4. Дмитриева В.А. Экологические аспекты использования поверхностных вод в Донском бассейне Центрального Черноземья [CD-диск] / В.А. Дмитриева. // Труды XIV съезда РГО. 11-14 декабря 2010 г. Т.Ш,ч.2.- С. 175-180.
  5. Дмитриева В.А. Вклад малых рек в водный фонд и гидроэкологию водных ресурсов Воронежской области / В.А. Дмитриева // Использование и охрана водных ресурсов Центрально-Черноземного региона России : сб. науч. статей. -Воронеж, гос. ун-т. - Воронеж : ИПЦ Воронеж, гос. ун-та, 2009. - С. 26-30.

41.    Дмитриева В.А. Внутригодовое перераспределение стока и его

водохозяйственные последствия / В.А. Дмитриева // Чистая вода России: 11-ый

междунар. науч-практ. симпозиум и выставка 18-20 мая 2011г., г. Екатеринбург

: сб. материалов. - Екатеринбург, 2011. - С. 34-40.

42. Дмитриева В.А. Изменчивость и пространственно-временной анализ полей

атмосферных осадков на территории Центрально-Черноземных областей /


44

В.А. Дмитриева, K.C. Затулей; Воронеж, гос. ун-т. - Воронеж, 1987. — 13 с. — Деп. в ВНИГМИ МЦД 13.01.87, № 599 - ГМ.

43.    Дмитриева В.А. Пространственно-временной анализ статистических

характеристик полей атмосферных осадков за холодный период года на

территории Центрально-Черноземных областей / В.А. Дмитриева,

К.С. Затулей; Воронеж, гос ун-т. - Воронеж, 1987. - 16 с. - Деп. в ВНИГМИ МЦД 22.07.87, № 652 - ГМ.

  1. Дмитриева В.А. Водные ресурсы как одно из условий развития народного хозяйства Воронежской области / В.А. Дмитриева, А.Г. Курдов // Территориальная организация народного хозяйства ассоциации областей ЦЧЭР в новых условиях хозяйствования; Воронеж, гос. ун-т. Воронеж, 1993. - 21 с. -Деп. в ВИНИТИ 30.11.93, №2951-В93.
  2. Дмитриева В.А. Маловодья как фактор нарушения гидроэкологической безопасности и создания экстремальных гидрологических ситуаций / В.А. Дмитриева, Е.И. Малеева, СВ. Маскайкина // Экологическая экология: теория, практика и региональные проблемы : материалы 2-й междунар. науч.-практ. конф. 4-6 окт. 2011, г. Воронеж. -Воронеж, 2011. - С. 126-129.
  3. Мишон В.М. Влияние антропогенных лесных комплексов на речной сток / В.М. Мишон, В.А. Дмитриева, Л. А. Калюжный // Гидрологические исследования ландшафтов. - Новосибирск : Наука, 1986. - С. 71-75 .

47.   Федотов В.И. О реках и памятниках на воде / В.И. Федотов, В.А.

Дмитриева // России Черноземный край. - Воронеж : Центр духовного

возрождения края, 2000. - С. 85-98.

  1. Дмитриева В.А. «И к размышлению влечет...» (географические начала в описании Воронежской губернии Е.А. Болховитиновым) / В.А. Дмитриева, B.C. Чесноков // Вестник Воронеж, отд. Рус. географ, о-ва. - Т. 2, вып. 2. - 2001. -С. 68-71.
  2. Dmitrieva V.A. Intraannual and Multiyear Dynamics of Seasonal River Runoff/ V. A Dmitrieva // ISSN 20790961, Arid Ecosystems. - 2011, Vol. 1, No. 2. - P. 87-94. © Pleiades Publishing, Ltd., 2011..
  3. Dmitrieva V.A. Change in the River Network and Water Resources in the Upperand Middle Reaches of the Don River Due to Current Climaticand Economic Conditions / V. A. Dmitrieva // ISSN 20790961, Arid Ecosystems, 2011, Vol. 1, No. 3, P. 193-199. © Pleiades Publishing, Ltd., 2011.
  4. Dmitrieva Vera. THE MOST IMPORTANT ASPECTS OF WATER USE

IN CENTRAL CHERNOZEMYE / Vera Dmitrieva // 3rdSimposium" Quality and Management of Water Resources"St. Petersburg, Russia, June 16 -18, 2005 // Book of abstracts. Saint Petersburg, 2005. -P. 52-53.


45

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

С

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                                                   5

ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГЕОГРАФО-                   18

ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

  1. Концепция географо-гидрологической оценки водных ресурсов           18
  2. Общий алгоритм географо-гидрологической оценки водных ресурсов      22
  3. Виды водных ресурсов                                                                              32
  4. Система характеристик и показателей для географо-гидрологической 40 оценки водных ресурсов.
  5. Методы географо-гидрологической оценки водных ресурсов                44
  6. Опыт региональных водно-ресурсных оценок                                         53
  7. Характеристика исходной информации                                                    64
  8. Основные выводы и генерализация задач исследования                         66 ГЛАВА 2 ОБЩЕГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СУБЪЕКТА                                           68 РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

2.1 Природные условия                                                                                   68

  1. Общие черты природы                                                                           71
  2. Специфические черты природы, определяющие своеобразие              74 формирования водных ресурсов административного субъекта
  3. Особенности гидрографии                                                                      84

2.2  Экономика субъекта                                                                                  107

  1. Экономико-географическое положение субъекта Российской              107 Федерации
  2. Природные ресурсы и их роль в экономике субъекта                          108 ГЛАВАЗ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ 115 ДИНАМИКИ

3.1 Климатические факторы                                                                            115

  1. Солнечная радиация                                                                               115
  2. Температура воздуха                                                                              116
  3. Атмосферная циркуляция и увлажнение                                                123

3.2 Факторы подстилающей поверхности                                                       127

ГЛАВА 4 АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ ДИНАМИКИ     13 8

4.1 Русловые преобразования и их воздействия на сток                               139

4. 2 Преобразования поверхности речного водосбора и их роль                142

в процессе стокообразования

4.3 Водопотребление и его последствия                                                         145

ГЛАВА5 ВЫЯВЛЕНИЕ ДИНАМИКИ ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ И                          158

ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

  1. Изменения гидрографической сети                                                           158
  2. Изменения склонового стока                                                                     160
  3. Динамика ресурсов почвенных вод                                                           162
  4. Динамика ресурсов подземных вод                                                          168
  5. Изменения в сезонном годовом стоке                                                        170
  6. Динамика годового речного стока                                                            182
  7. Трансформации в количестве и объеме водоемов                                    195

46

  1. Изменения в структуре элементов гидрологического цикла                    201
  2. Изменения в качестве природных вод                                                       222

5.10 Экстремальные гидрологические ситуации                                             232

ГЛАВА 6 БАЗОВЫЕ СВЕДЕНИЯ О ВОДНЫХ РЕСУРСАХ И ОЦЕНКА                            241

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

  1. Осадки как потенциальный водный ресурс                                                242
  2. Поверхностный склоновый сток                                                                 262
  3. Почвенные воды                                                                                           265
  4. Подземные воды                                                                                          268
  5. Речной сток                                                                                                   273
  6. Ресурсы водоемов                                                                                        286
  7. Местные и суммарные водные ресурсы                                                      288
  1. Водные ресурсы Воронежской области                                                     296
  2. Экологическая оценка состояния водных ресурсов                                  298

ГЛАВА 7 ПРОГНОЗ ДИНАМИКИ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, ОЖИДАЕМЫХ                       302

ПОСЛЕДСТВИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРАНЕИЮ И ОСЛАБЛЕНИЮ

НЕГАТИВНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ

7.1                                  Прогнозные сценарии изменчивости водных ресурсов   302

7.2 Научные основы и рекомендации предотвращения и ослабления           312

негативных последствий изменений водных ресурсов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                                                               316

ЛИТЕРАТУРА                                                                                                                                 319

ПРИЛОЖЕНИЕ                                                                                                                              364

 
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.