Повна версія

Головна arrow Географія arrow ГІДРОЛОГІЯ РІЧОК. АНТРОПОГЕННІ ЗМІНИ РІЧКОВОГО СТОКУ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

МЕТОДИ ОБЛІКУ АНТРОПОГЕННОГО ВПЛИВУ НА РІЧКОВИЙ СТІК

Надійна кількісна оцінка і прогноз впливу господарської діяльності на стік річок є дуже складне завдання. Це пов'язано з тим, що на водозборах одночасно діє безліч факторів господарської діяльності, нерідко змінюють стік в протилежних напрямках. Крім того, антропогенні зміни, що мають односпрямований характер, накладаються на природні коливання стоку, амплітуда яких нерідко перевищує штучні зміни. Далеко не завжди ведеться облік водозаборів на різні господарські потреби і скидів використаних вод, а відомості, що характеризують час, масштаби та інтенсивність проведення в межах водозборів господарських заходів, або недостатньо повні, або відсутні.

Для кількісної оцінки і прогнозу антропогенних змін річкового стоку застосовуються різні розрахункові методи. При цьому в першу чергу оцінюються зміни, що відбулися стоку, а потім прогнозуються майбутні зміни з урахуванням планів і тенденцій розвитку господарської діяльності при різних кліматичних ситуаціях.

Методи, що застосовуються для дослідницьких цілей і в гідрологічної практиці для оцінки і прогнозу антропогенних змін річкового стоку, можуть бути об'єднані в наступні групи:

  • • статистичні методи, засновані на дослідженнях багаторічних коливань досліджуваних показників стоку з урахуванням розвитку різних видів господарської діяльності;
  • • воднобалансових методи, що передбачають окремий облік водозаборів і скидів і оцінки змін випаровування, припливу підземних і поверхневих вод на ділянках басейну або русла, де безпосередньо відбуваються ці зміни;
  • • методи математичного моделювання;
  • • методи фізичного моделювання;
  • • методи активного експерименту.

Перераховані методи детально викладені в роботах І. А. Шік- Ломанова [28-30, 33] і в відповідних методичних вказівках з оцінки впливу господарської діяльності на стік річок [20].

Статистичні методи оцінки антропогенного впливу базуються на використанні матеріалів стандартних гідрометеорологічних спостережень за багаторічний період, протягом якого можна виділити проміжки часу природного і порушеного режиму стоку. Основна ідея методу полягає у відновленні природних характеристик гідрологічного режиму і в порівнянні їх з наблюденнимі (побутовими) значеннями. Це дозволяє виділити сумарну зміну стоку в цілому для всього водозбору. При наявності достатньої вихідної інформації за допомогою статистичних методів зазвичай здійснюється відновлення річного та сезонного стоку і дається оцінка його змін під впливом цілого комплексу чинників господарської діяльності на водозборі. Оцінка антропогенного впливу проводиться в такій послідовності: визначається залежність стоку від основних стокоформірующіх факторів за природний (умовно-природничий) період; відновлюється по знайденої залежності величина природного стоку за період порушеного водного режиму; оцінюється його зміна під впливом господарської діяльності з різниці наблюденного і відновленого стоку; оцінюється ступінь надійності і достовірності оцінок отриманих антропогенних змін стоку.

У разі наявності одного вихідного ряду спостережень за стоком збираються і аналізуються дані про терміни і масштаби проведення в басейні заходів, які могли позначитися на режимі стоку річки (введення в дію водосховищ і великих водозаборів, розширення зрошуваних масивів і т. Д.). У ряді випадків такий аналіз дозволяє встановити початок можливих антропогенних змін характеристик гідрологічного режиму. Іноді початок антропогенних змін наближено оцінюють графічним способом - шляхом побудови інтегральної кривої виду

де - наростаюча сума величин стоку від початку спостережень. Різка зміна кута нахилу графіка залежності (1.1) характеризує початок можливих антропогенних змін. На рис. 1.1 наведено графік фактичних і умовно-природних витрат води р. Кубані у хутора Тиховського (гирлова область річки), залежність виду (1.1) для річного стоку р. Кубані за період спостережень 1911-2000 рр. (вихідні дані люб'язно надані Д. В. Магрицька). Починаючи з 50-х років двадцятого століття, в пониззі річки були введені в дію великі зрошувальні канали і колектори з метою обводнення лиманів. На графіку (рис. 1.1) добре помітний момент початку антропогенного впливу на стік річок. Середня зміна стоку за період порушеного режиму становить

де U x - обсяг сумарного зменшення стоку в результаті господарської діяльності, N - число років з порушеним режимом.

Момент порушення може бути також визначений за інтегральним графіком зв'язку

де - послідовна сума річного (сезонного) стоку в замикає створі за п років річки, режим якої у якійсь точці спотворений впливом господарської діяльності; - послідовна сума річного (сезонного) стоку річки-аналога, режим якої не спотворений впливом господарської діяльності за весь період спостережень. Як може бути

узятий один з стокообразующіх факторів (наприклад, річні опади).

Зміна середньорічних витрат води р. Кубань у хутора Тиховського (а)

Мал. 1.1. Зміна середньорічних витрат води р. Кубань у хутора Тиховського (а): 1 - фактичні (виміряні) середньорічні витрати води Про • • 2 - умовно-природні витрати води Qecm • 3 " величина сумарного зміни стоку води Кубані у хутора Тиховського внаслідок господарської діяльності (Qecm-QРоки споруди: А - Невинномиськ каналу, Б - Великого Ставропольського каналу; В - Краснодарського водосховища. Залежність = f (t) для р. Кубань у хутора Ті

ховского за 1911-2000 рр. (Б)

З метою виявлення впливу господарської діяльності можна використовувати метод лінійного тренда, метод гідрологічної аналогії, статистичні залежності стоку від метеорологічних чинників. Порушення гідрологічного режиму за графіками зв'язку або по різним залежностям підтверджується статистичними прийомами аналізу з використанням критеріїв однорідності гідрологічних рядів. Вони детально викладені в роботах А. В. Христофорова [26] і В. М. Євстигнєєва [13].

Воднобалансових методи засновані на обліку безпосередніх водозаборів і скидів і на вивченні процесів, які відбуваються на ділянках водозборів або русел річок (на зрошуваних і осушуваних землях, урбанізованих територіях і т. П.). Вони дають можливість виявити фізичну сутність процесів, що відбуваються на водозборі, оцінити роль кожного виду господарської діяльності. При цьому, однак, необхідно мати дані спостережень за стоком, опадами і випаровуванням і надійні матеріали обліку водоспоживання та водовідведення. Труднощі виникають і при перенесенні даних і результатів, отриманих на стокових майданчиках, зрошуваних і осушених масивах, на великі річкові водозбори.

Застосування методів математичного моделювання до оцінки впливу господарської діяльності на гідрологічний режим передбачає детальне вивчення процесу формування стоку, складання рівнянь, що описують зміну в часі і просторі елементів водного балансу і гідрологічного режиму; підбір коефіцієнтів і параметрів моделі (калібрування); проведення чисельних експериментів. Методи математичного моделювання дають можливість розраховувати і прогнозувати гідрологічний режим і водний баланс в майбутньому при здійсненні тих чи інших варіантів господарського освоєння території. Можливість використання математичних моделей залежить від надійності вихідних даних, правильності визначення необхідних параметрів.

Методи фізичного моделювання застосовні при наявності спеціальних гідравлічних або руслових лабораторій. Створення фізичної моделі водного об'єкта вимагає ретельного вивчення досліджуваного процесу, всебічних вимірів, правильного вибору масштабних коефіцієнтів, дорогого устаткування. Методи фізичного моделювання можуть бути використані, наприклад, при вивченні наслідків виправлення русла, кар'єрних робіт, будівництва дамб, мостів, водозаборів і скидів.

Основна ідея методу активного експерименту полягає в тому, що на водозборі, що має довгий і надійний ряд спостережень за гідрологічним режимом, проводиться, наприклад, вирубка лісу, вплив якої на режим і водний баланс передбачається з'ясувати. Після вирубки лісу протягом ряду років на цьому водозборі проводять спостереження за всіма елементами водного балансу.

 
<<   ЗМІСТ   >>