Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко

Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко

Географический факультет

Ромась Игорь Николаевич

УДК 556.530.2

ОЦЕНКА Гидролого-гидрохимических ХАРАКТЕРИСТИК

МИНИМАЛЬНОГО стока рек бассейна Днепра (ПО УКРАИНЕ)

11.00.07 гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Киев 2004

Актуальность темы

Работа выполнена на кафедре гидрологии и гидроэкологии

Киевского национального университета имени Тараса Шевченко

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Хильчевский

Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко

заведующий кафедрой гидрологии и гидроэкологии

Официальные оппоненты: доктор географических наук, доцент

Киндюк Борис Владимирович

Одесский национальный политехнический университет

Министерства образования и науки Украины

профессор кафедры экологии и гидрогазодинамики

кандидат геогрфичних наук

Осадчая Наталья Николаевна

Украинсський научно-исследовательский гидрометеорологический

институт Минприроды Украины

зав. лабораторией региональных гидрохимических исследований

Ведущая организация:

Одесский государственный экологический университет Министерства

образования и науки Украины

Защита состоится "24" марта 2005 в 14 часов на заседании

диссертационного совета Д 26.001.22 Киевского национального

университета имени Тараса Шевченко по адресу:

03022, г.. Киев-22, ул. Васильковская, 90, географический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

университета имени Тараса Шевченко по адресу:

03022, г.. Киев-22, ул. Васильковская, 90, географический факультет

Автореферат разослан "15" февраля 2005г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 26.001.22

кандидат географических наук В.В. Гребень

Общая характеристика работы

Актуальность выбранной темы. Антропогенная нагрузка на водные ресурсы Украины, особенно в бассейне Днепра, достигло в современный период довольно значительного уровня. Наиболее напряженная ситуация возникает во время определенный период, когда реки переходят преимущественно на питание грунтовыми водами и их сток становится минимальным. Наименьшие расходы воды в реках, которые могут снижаться до нулевых значений, является одной из основных гидрологических характеристик, которую нужно рассчитывать при проектировании водозаборных сооружений на реках для разных пользователей. При формировании минимального стока к худшему меняется и качество воды сбросы сточных вод населенных пунктов и промышленности остаются на одном уровне, а возможность их разбавления и способность к самоочищению воды рек уменьшаются.

Проблеме формирования минимального стока рек в Украине посвящен всего несколько работ, а в последние десятилетия ей внимание практически не уделялось, несмотря на острую необходимость таких исследований как в научном, так и практическом аспектах. Так, в результате длительной сухой погоды на реках, где установлен поверхностные водозаборы, резкое снижение уровня воды приводит к невозможности поставки питьевой воды потребителям. Подобные случаи не единичны и классифицируются в Министерстве Украины по вопросам чрезвычайных ситуаций кодом "гидрологические пресноводные чрезвычайные ситуации" по Государственному классификатору чрезвычайных ситуаций, и вызванные ошибками при проектных расчетах минимальных расходов рек.

Актуальность темы работы определяется необходимостью изучения наиболее неблагоприятных гидролого-гидрохимических условий формирования стока рек бассейна Днепра, водными ресурсами которого обеспечивается более двух третей общехозяйственных потребностей Украины.

Св связь с научными программами, планами, темами. Исследование по проблеме выполнялись в 2001-2004 гг. По планам научно-исследовательских работ Киевского национального университета имени Тараса Шевченко в рамках государственной темы № 01БФ050-03 "Исследование региональных изменений гидролого-гидрохимических процессов и явлений, климата Украины, их последствий", а также хоздоговорной темы Т-70 / 04ДП050-02, которая выполнена в научно-исследовательской лаборатории гидроэкологии и гидрохимии кафедры гидрологии и гидроэкологии географического факультета по договору с Госводхозом Украины (2004 г.).

Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в расчете и изучении распределения гидролого-гидрохимических характеристик минимального стока рек бассейна Днепра (в пределах Украины) в определенный период.

Для реализации поставленной цели автором решались следующие задачи:

анализ существующих методов определения гидрологических и гидрохимических характеристик минимального стока, способов картографирования модулей минимального стока;

создания гидролого-гидрохимической базы данных с минимальных годовых, средних суточных и средних месячных расходов и химического состава воды рек бассейна Днепра в пределах Украины с начала наблюдений по 2001 г.;

исследования распределения минимальных средних суточных, средних месячных расходов воды рек разной обеспеченности за каждый из девяти пяти месяцев определенный период;

исследования пространственного распределения минимальных средних суточных, средних месячных и минимальных годовых модулей стока за каждый из девяти пяти месяцев определенный период, с июня по февраль, различной обеспеченности;

определения зависимости минимальных модулей стока от глубины вреза русел рек;

оценка гидрохимических характеристик рек в летне-осеннюю и зимнюю межень при затратах различной обеспеченности;

гидролого-Гидрохимическое районирования территории бассейна Днепра по показателям минимального стока.

Об объектом исследований являются реки бассейна Днепра в пределах Украины.

Предметом исследований являются минимальные затраты и соответствующий химический состав воды рек бассейна Днипра, их распределение по территории и в течение меженного летне-осеннего и зимнего периода различной обеспеченности.

Методы исследований основываются на принципах классической гидрологии и гидрохимии и современной гидроэкологии. Расчет затрат различной обеспеченности проведен с помощью метода аппроксимации эмпирических кривых распределения теоретическими кривыми; при картографировании модулей стока и гидрохимических показателей использована геоинформационная система MapInfo.

Научные положения, защищаемые:

Выявленные закономерности распределения среднесуточных, среднемесячных расходов воды рек бассейна Днепра течение девяти пяти месяцев межени, которые позволили выявить наиболее неблагоприятные периоды формирования минимального стока.

Пространственное распределение минимальных среднесуточных, среднемесячных модулей стока в каждом из девяти пяти месяцев определенный период наибольшей степени зависит от комплекса физико-географических факторов, особенно от соотношения осадки - испарение и геолого-структурных и гидрогеологических условий, среди которых важнейшим является наличие карстовых водоносных горизонтов, за счет которых происходит питание рек в определенный период.

Минимальные модули стока повышаются с глубинного вреза русел, когда прорезается большее количество водоносных горизонтов, за счет которых происходит питание рек в определенный период.

В летне-осеннюю и зимнюю межень при меньших затратах воды рек наблюдается четкая тенденция к увеличению содержания главных ионов и минерализации по сравнению с большими затратами.

Районирование минимального стока по гидролого-гидрохимическим показателям выявило четкие закономерности в их распределении по территории бассейна Днепра, обусловленные действием комплекса, главным образом, природных, а также антропогенных факторов.

Научная новизна полученных результатов. Научная новизна исследования заключается в том, что исследования минимального стока имеет комплексный характер, включая гидрологические, гидрохимические и гидрогеологични аспекты и содержит следующие положения:

разработана методика расчета расхода воды рек разной обеспеченности с помощью аппроксимации эмпирических кривых распределения теоретическими кривыми;

впервые оценено распределение минимальных годовых, среднесуточных и среднемесячных расходов и модулей стока за дев пять месяцев меженного периода с определением наиболее неблагоприятных условий стока в летне-осеннюю и зимнюю межень;

впервые исследован химический состав воды рек в летне-осеннюю и зимнюю межень при затратах различной обеспеченности;

на основе проведенного районирования бассейна Днепра по прямым гидролого-гидрохимическим характеристикам оценены закономерности их пространственного распределения и взаимосвязи связь минимального стока с условиями его формирования.

Обоснованность результатов исследований определяется внушительной базой гидролого-гидрохимической информации, включая стоковые и гидрохимические показатели за весь период наблюдений в 2001г. На более 60 стоковых пунктах на 42 реках бассейна Днепра, и современными методиками их обработки, анализа и картографирования на основе программного обеспечения геоинформационных систем.

Практическое применение полученных результатов. Прикладные результаты диссертации были получены и реализованы в процессе выполнения госбюджетной и хоздоговорной тем Киевского национального университета имени Тараса Шевченко по научному направлению "Охрана окружающей среды". Розразункови величины расходов минимального стока различной обеспеченности могут быть использованы при проектировании водозаборов и других гидротехнических сооружений на реках бассейна Днепра; методологические подходы к обработке, обобщению и интерпретации данных могут быть использованы при исследовании минимального стока рек Украины; при планировании и разработке водоохранных мероприятий в бассейне Днепра, особенно для принятия решений по управлению водными ресурсами при неблагоприятных условиях формирования стока в определенный период.

Личный вклад Здобувача заключается в выполнении работ по созданию базы гидролого-гидрохимической информации (данные из минимальных годовых и среднесуточных расходов рек бассейна Днепра собранные автором лично), обработки, обобщения и интерпретации данных, расчетов затрат и модулей минимального стока, определение зависимости минимальных модулей стока от глубины вреза русла рек и распределения подземного стока по территории бассейна Днепра, расчета гидрохимических характеристик воды рек в летне-осеннюю и зимнюю межень при затратах различной обеспеченности. Совместно с сотрудниками НИЛ гидроэкологии и гидрохимии кафедры гидрологии и гидроэкологии Киевского национального университета имени Тараса Шевченко разработана методика определения минимальных затрат различной обеспеченности, выполнено картографирование модулей минимального среднемесячного стока, определены химический состав и минерализацию рек в летне-осеннюю и зимнюю межень, результаты которых опубликованы.

Апробация результатов исследований. Основные положения и результаты исследований докладывались на научных семинарах кафедры гидрологии и гидроэкологии (г.. Киев, 2003, 2004), Первой Всеукраинской научной конференции "Гидрология, гидрохимия и гидроэкология" (г.. Киев, 2001), Второй Всеукраинской научной конференции "Гидрология, гидрохимия и гидроэкология "(г.. Киев, 2003), IX с съезде Украинского географического общества (г.. Черновцы, 2004).

Как член Европейской ассоциации студентов и аспирантов (EGEA) участвовал в ежегодных международных конгрессах студентов и аспирантов: Финляндия (г.. Ламми), 1998; Украина (г.. Киев), 1999; Словения (г.. Бохинь), 2000, Румыния (г.. Клуж-Напока), 2004, посвященных обсуждению социально-географических и естественных направлений развития географических исследований в европейском регионе. Участник Всемирного форума Международной водной ассоциации (IWA), Германия (м. Берлин), 2001, посвященный достижениям в области водоснабжения и водоотведения. Проходил тренинг в Датском гидрологическоминституте (DHI) по использованию моделирующих комплексов для прогнозирования неблагоприятных гидрологических явлений Дания (г.. Хорсхолм), 2002.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 11 научных работ, в том числе 9 статей в профессиональных периодических научных сборниках, а также тезисы докладов на научных конференциях.

Структурно диссертация состоит из введения, шести глав, приложений и выводов. Полный объем работы составляет 8,4 авторских листов, или 185 страниц, в том числе 22 таблицы, 45 рисунков и 16 приложений. Список использованной литературы насчитывает 135 источников и имеет объем 12 страниц.

Основное содержание работы

Первый раздел "ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМЕ ФОРМИРОВАНИЯ МИНИМАЛЬНОГО сток" посвящено состоянию изучения количественных и качественных характеристик минимального стока рек Украины, в том числе бассейна Днепра, их картографированию. Под понятием межени понимаются периоды внутригодового цикла, в течение которых наблюдается низкая водность, обусловленная резким уменьшением притока из водосборной площади, а речной сток формируется практически за счет подземных вод, дренируются гидрографической сетью. Выделяют летнюю (или летне-осеннюю) межень, то есть период с конца наводнения в осенних паводков (при их отсутствии к появлению на реке ледовых явлений) и зимнюю межень период от начала зимы до начала наводнения. Для бассейна Днепра межень продолжается преимущественно с июня по февраль, то есть охватывает дев пять месяцев.

Первые гидрологические расчеты для рек УССР относительно минимального стока выполнены К.А. Лысенко (1959). По общности преимущественно гидрогеологических условий формирования минимального стока в пределах Украины выделено 13 районов. По условиям формирования минимального стока П.Н. Лютик сделал районирования территории Украины, где выделил 26 районов, в том числе 9 в бассейне Днепра, часть которых разделяется на подрайона. Эта схема районирования приведена в & ldquo; Справочнике по водным ресурсам & rdquo; (1987) и по своей сути является удосконаным вариантом схемы районирования К.А. Лысенко, поскольку границы районов проведены по водоразделам средних и малых рек с аналогичными гидрогеологическими условиями питания водотоков и абсолютными отметками вреза русла. В этой работе ряды наблюдений охватывают период 1946-1975 гг., По которым впервые приведены систематизированные данные о мимальни среднемесячные расходы 80% обеспеченности.

Значимые работы с гидрохимического картографирования природных вод Украины выполнены в течение 70-80-х годов прошлого века на кафедре гидрологии и гидро экологии и научно-исследовательской лаборатории гидроэкологии и гидрохимии Киевского национального университета имени Тараса Шевченко. В частности, химический состав речных вод изучался в период летней межени по данным Госгидрометслужбы Украины по 1961-1973 гг. (Пелешенко В.И., 1975; Пелешенко В.И., Горев Л.М., Закревский Д.В. и другие, 1979). В дальнейшем исследовали химический состав и качество речных вод Украины за отдельные гидрологические периоды, с обобщением данных по 1971-1980 гг., Разработанные картосхемы качества речных вод бассейна Верхнего Днепра (Хильчевский В.К., 1983; Горев Л.М., Никаноров В .М., Пелешенко В.И., 1989).

В целом исследование гидролого-гидрохимических характеристик минимального стока рек Украины, в том числе рек бассейна Днепра, были достаточно разрозненными и не охватывали проблемы в целом. В межень выделялись преимущественно периоды с минимальным 30-дневным стоком, без изучения динамики формирования меженного стока рек за все дев пять месяцев, а тем более различной обеспеченности. Химический состав рек изучался в летнюю (или летне-осеннюю межень) по календарным датам, без учета реальных затрат, которые наблюдались при отборе проб воды на химический анализ, и, конечно, без определения обеспеченности таких расходов. В последние десятилетия проблеме формирования минимального стока внимание практически не уделялось.

Об объективной причиной такого подхода была сравнительно небольшая длина рядов с минимальных расхат, и, особенно, гидрохимических рядов по каждому пункту наблюдений. Наличие большого гидролого-гидрохимической информации в современный период позволяет исследовать межень сток (среднемесячный и среднесуточный) за все месяцы летне-осенней и зимней межени и, соответственно, оценить химический состав речных вод при затратах различной обеспеченности.

Во втором разделе "Условия формирования минимального стока рек бассейна Днепра" анализируются физико-географические и гидрогеологические условия формирования минимального стока рек бассейна Днепра. Среди климатических условий важнейшими являются осадки и суммарное испарение, от соотношения которых зависит формирование запасов подземных вод, и, соответственно, меженного стока рек, впервые отмечено гидрологами Московского университета (1989). В бассейне Днепра превышение месячного суммарного испарения над соответствующими осадками наблюдается в наибольшей степени в южных областях уже с марта по сентябрь включительно, то есть в течение 7 месяцев. Севернее, в Полесье, включая Киевскую и Сумскую области, такое превышение наблюдается преимущественно с апреля по август, то есть в течение 5 месяцев (по Яциком А.В., 1997). По абсолютным величинам превышение суммарного испарения над осадками в эти месяцы составляет 10-60%, а на юге колеблется в пределах 20-80%.

В пределах бассейна Днепра выделяют Днепровско-Донецкий, Волыно- Подольский и Причерноморский артезианский бассейны и гидрогеологической область Украинского кристаллического щита, где наиболее распространены трещинные воды. Подземные воды в пределах артезианских бассейнов, преимущественно дренируются реками, связанные, как правило, с водно-ледниковыми, аллювиальными песчано-глинистыми отложениями. Особенно значительное влияние на формирование минимального стока имеют карстовые воды, которые распространены на юге Волыно- Подольского и в северной части Днепровско-Донецьокого артезианских бассейнов.

На формирование гидролого-гидрохимических характеристик меженного стока значительное влияние оказывает хозяйственная деятельность, особенно строительство искусственных водоемов, водозабор, сбросы сточных вод, техногенные изменения уровневого режима и качества подземных вод и тому подобное. В бассейне Днепра, по данным Госводхоза Украины, в 2000г. Забрано 10400000000 м3 воды, из которой 78% - поверхностные воды, а 22% - подземные. В водные объекты в настоящее время сброшено около 5700000000 м3 сточных вод, из которых без очистки или недостаточно очищенных 23%, а нормативно-чистых и нормативно очищенных 77%. Безвозвратное водопотребление составляло около 4700000000 м3 (Кордюм А.Б., 2003).

Основные региональные изменения уровневого режима подземных вод эт связанные с развитием региональных депрессионных воронок под влиянием эксплуатации групповых водозаборов и водоотлива в горнодобывающих районах. Крупнейшие техногенные изменения качества подземных и поверхностных вод происходят под влиянием химической промышленности, горно-промышленного, металлургического и аграрного комплексов.

Таким образом, бассейн Днепра охватывает три физико-географические зоны, которые в значительной степени отличаются по климатическим факторами, особенно по соотношению атмосферные осадки суммарное испарение, различными гидрогеологическими условиями, из которых достаточно важным является наличие мощных водоносных горизонтов в районах развития карста. Значительное влияние на количественные и качественные характеристики минимального стока имеет хозяйственная деятельность, особенно существенная зарегулированность рек, большие об

Загрузка...

Страницы: 1 2 3