Внешний водообмен на Днепровском (Запорожском) водохранилище в условиях меняющегося климата
Функционирование водохранилищ в условиях меняющегося климата. Процессы интенсивности водообмена в водохранилищах. Исследование интенсивности внешнего водообмена на работающем в каскаде Днепровском водохранилище с учетом водности года эксплуатации.
Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 02.11.2018 |
Размер файла | 339,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Внешний водообмен на Днепровском (Запорожском) водохранилище в условиях меняющегося климата
Обухов Евгений
доктор экономических наук, к.т.н., профессор, академик МАНЭБ, г. Одесса
Современной проблемой водохранилищ является их функционирование в условиях меняющегося климата. В этих условиях управление водными ресурсами водных объектов, оценка их состояния и происходящих в них процессов требуют постоянного мониторинга и анализа.
Процессы интенсивности водообмена в водохранилищах являются одной из важнейших характеристик их состояния. Взаимодействие гидрологических и гидродинамических процессов влияет на внешний и внутренний водообмен, на содержание растворенных веществ в водоемах, на качество воды, на интенсивность цветения воды в водохранилищах степной зоны при накоплении в них химических или биологических веществ.
Исследованиями процессов водообмена в озерах и искусственных водоемах занимались многие ученые и автор .[1-10]. В результате проведенных исследований были получены характеристики водообмена многих водохранилищ.
Целью данной работы является исследование интенсивности внешнего водообмена на работающем в каскаде Днепровском водохранилище с учетом водности года эксплуатации, горизонтальной и вертикальной составляющих водообмена, а также его хозяйственного использования.
Основными материалами исследования являются реальные водобалансовые показатели по Днепровскому водохранилищу за многоводный 1970, маловодный 1972 и очень маловодный 2015 годы их эксплуатации.
Днепровское водохранилище - пятая ступень в составе Днепровского каскада, на которой осуществляется суточное и недельное регулирование стока.
Днепровское водохранилище расположено на территории Днепропетровской и Запорожской областей. Площадь водосбора- 464000 км2. Среднемноголетний сток- 52,3 км3.
Полная и полезная емкость его, соответственно, 3,33 и 0,83 км3. Площадь водохранилища при отметке нормального подпертого уровня - 410км2, при уровне мертвого объема - 204 км2. Длина водохранилища 129 км, максимальная ширина - 7 км, средняя ширина - 3,2 км, максимальная глубина - 53м, средняя - 8 м.Площадь мелководий водохранилища 160 км2.
Максимальный статический напор - 38,7 м, минимальный - 26,7 м, расчетный -36,3 м.
Зарегулированный расход через водосбросную плотину - 25900 м3/с. Расчетный максимальный сбросной расход через сооружения (р=0,1%) - 23800 м3/с.
Показатели интенсивности внешнего водообмена включают как горизонтальную так и вертикальную его составляющие [1.8.10].
К горизонтальным составляющим внешнего водообмена относят приток воды в водохранилище (по основной реке и боковой), а также сток из водохранилища через гидроузел.
Одна из вертикальных составляющих внешнего водообмена учитывает выпадение атмосферных осадков на водную поверхность водохранилища, а также испарение с его поверхности. Эта составляющая иногда существенно влияет на показатели внешнего водообмена во внутригодовом аспекте. При оценке внешнего водообмена предлагается также во внутригодовом аспекте учитывать и другие составляющие водного баланса водоема - сброс в водохранилище сточных и бытовых вод, забор воды на хозяйственные нужды и др.
Используя изложенную в [1.8.10] методику по формулам Штефана В.Н., Литвинова А.С., Калинина Г.П. и Караушева А.В. были рассчитаны коэффициенты интенсивности Кв и показатели внешнего водообменаТу для Днепровского водохранилища в характерные по водности годы (приток за 1970 г -82,4; за1972г.-32,8; за2015г.-23,6 км3) (табл.1 и рис.1).
В табл.1 и на рис.2 приведены сравнительные характеристики коэффициентов интенсивности внешнего водообмена с постепенным учетом всех составляющих водного баланса водохранилища: Кв1- учитывает только основной приток и сток через гидроузел; Кв2 - учитывает еще и боковую приточность; Кв3 - учитывает еще осадки и испарение с водохранилища; Кв4 учитывает сумму приходных и расходных составляющих водного баланса.
Отметим, что коэффициент интенсивности внешнего водообмена Квс увеличением в расчетах числа составляющих водного баланса возрастал для всех месяцев характерных по водности лет эксплуатации водохранилища, а показатель внешнего водообмена Ту снижался
Для Днепровского водохранилища максимальные коэффициенты интенсивности внешнего водообмена в многоводном(1970)году наблюдаются в мае -Кв1 = 5,779, Кв2 = 5,787, Кв3= 5,796, Кв4 = 5,804; минимальные в августе -Кв1= 0,743, Кв2 = 0,743, Кв3 = 0,752, Кв4 = 0,761.
Соответствующие показатели внешнего водообмена в мае для всех факторов равны Ту = 0,17 лет, а в августе - Ту = 1,35; 1,35; 1,33; 1,31 лет.
Влияние бокового притока в 1970 году наибольшее (8,53%) в марте, а наименьшее (0,0%) - в августе и сентябре. Осадки и испарение оказывали максимальное влияние ( 1,3%) на интенсивность внешнего водообмена в июле, минимальное ( 0,04%) - в марте и апреле. Максимальное влияние (1,16%) суммарных составляющих водного баланса Кв4 на внешний водообмен наблюдается в августе в сравнении с Кв3 (рис.2,а).
Для маловодного (1972) года эксплуатации Днепровского водохранилища соответствующие максимальные коэффициенты интенсивности внешнего водообмена наблюдаются в январе и равны: Кв1= 1,798; Кв2= 1,801; Кв3= 1,801; Кв4= 1,808; минимальные - в марте: Кв1= 0,492; Кв2= 0,495; Кв3= 0,498;
Кв4= 0,505. Соответствующие показатели внешнего водообмена в январе для
Таблица1. Показатели внешнего водообмена Днепровского водохранилища
Месяц |
Кв1 |
Ту1 лет |
Кв2 |
Ту2 лет |
Кв2> Кв1 % |
Кв3 |
Ту3 лет |
Кв3> Кв1 % |
Кв4 |
Кв4> Кв1 % |
Ту4 лет |
|
Многоводный 1970 год |
||||||||||||
I |
1,559 |
0,64 |
1,585 |
0,63 |
1,64 |
1,589 |
0,63 |
1,89 |
1,596 |
2,32 |
0,63 |
|
II |
1,547 |
0,65 |
1,663 |
0,60 |
6,98 |
1,666 |
0,60 |
7,14 |
1,672 |
7,48 |
0,60 |
|
III |
2,294 |
0,44 |
2,508 |
0,40 |
8,53 |
2,509 |
0,40 |
8,57 |
2,515 |
8,79 |
0,40 |
|
IV |
5,068 |
0,20 |
5,126 |
0,20 |
1,13 |
5,128 |
0,19 |
1,17 |
5,134 |
1,29 |
0,19 |
|
V |
5,779 |
0,17 |
5,787 |
0,17 |
0,14 |
5,796 |
0,17 |
0,29 |
5,804 |
0,43 |
0,17 |
|
VI |
2,146 |
0,47 |
2,152 |
0,47 |
0,28 |
2,162 |
0,46 |
0,74 |
2,169 |
1,06 |
0,46 |
|
VII |
1,059 |
0,94 |
1,061 |
0,94 |
0,19 |
1,075 |
0,93 |
1,49 |
1,084 |
2,31 |
0,92 |
|
VIII |
0,743 |
1,35 |
0,743 |
1,35 |
0,00 |
0,752 |
1,33 |
1,20 |
0,761 |
2,36 |
1,31 |
|
IX |
0,903 |
1,11 |
0,903 |
1,11 |
0,00 |
0,911 |
1,10 |
0,88 |
0,918 |
1,63 |
1,09 |
|
X |
1,140 |
0,88 |
1,142 |
0,88 |
0,17 |
1,151 |
0,87 |
0,96 |
1,158 |
1,55 |
0,86 |
|
XI |
1,326 |
0,75 |
1,330 |
0,75 |
0,30 |
1,333 |
0,75 |
0,52 |
1,339 |
0,97 |
0,75 |
|
XII |
1,800 |
0,56 |
1,808 |
0,55 |
0,44 |
1,812 |
0,55 |
0,66 |
1,820 |
1,10 |
0,55 |
|
XII |
0,809 |
1,24 |
0,815 |
1,23 |
0,74 |
0,817 |
1,22 |
0,98 |
0,823 |
1,70 |
1,22 |
|
Маловодный 1972 год |
||||||||||||
I |
1,798 |
0,56 |
1,801 |
0,56 |
0,17 |
1,801 |
0,56 |
0,17 |
1,808 |
0,55 |
0,55 |
|
II |
1,389 |
0,72 |
1,390 |
0,72 |
0,07 |
1,390 |
0,72 |
0,07 |
1,396 |
0,50 |
0,72 |
|
III |
0,492 |
2,03 |
0,495 |
2,02 |
0,61 |
0,498 |
2,01 |
1,20 |
0,505 |
2,57 |
1,98 |
|
IV |
0,558 |
1,79 |
0,565 |
1,77 |
1,24 |
0,568 |
1,76 |
1,76 |
0,574 |
2,79 |
1,74 |
|
V |
0,704 |
1,42 |
0,707 |
1,41 |
0,42 |
0,715 |
1,40 |
1,54 |
0,722 |
2,49 |
1,38 |
|
VI |
0,698 |
1,43 |
0,699 |
1,43 |
0,14 |
0,715 |
1,40 |
2,38 |
0,724 |
3,59 |
1,38 |
|
VII |
0,690 |
1,45 |
0,691 |
1,45 |
0,14 |
0,706 |
1,42 |
2,27 |
0,716 |
3,63 |
1,40 |
|
VIII |
0,695 |
1,44 |
0,696 |
1,44 |
0,14 |
0,712 |
1,40 |
2,39 |
0,721 |
3,61 |
1,39 |
|
IX |
0,675 |
1,48 |
0,675 |
1,48 |
0,00 |
0,692 |
1,44 |
2,46 |
0,700 |
3,57 |
1,43 |
|
X |
0,684 |
1,46 |
0,686 |
1,46 |
0,29 |
0,693 |
1,44 |
1,30 |
0,699 |
2,15 |
1,43 |
|
XI |
0,716 |
1,40 |
0,719 |
1,40 |
0,42 |
0,724 |
1,38 |
1,10 |
0,730 |
1,92 |
1,37 |
|
Оченьмаловодный 2015 год |
||||||||||||
I |
0,667 |
1,50 |
0,673 |
1,48 |
0,89 |
0,676 |
1,48 |
1,33 |
0,711 |
6,19 |
1,41 |
|
II |
0,825 |
1,21 |
0,835 |
1,20 |
1,20 |
0,839 |
1,19 |
1,67 |
0,872 |
4,24 |
1,15 |
|
III |
0,643 |
1,55 |
0,654 |
1,53 |
1,68 |
0,660 |
1,51 |
2,57 |
0,694 |
7,35 |
1,44 |
|
IV |
0,411 |
2,43 |
0,427 |
2,34 |
3,75 |
0,434 |
2,30 |
5,30 |
0,472 |
12,92 |
2,12 |
|
V |
0,511 |
1,96 |
0,525 |
1,90 |
2,67 |
0,533 |
1,88 |
4,13 |
0,568 |
10,03 |
1,76 |
|
VI |
0,385 |
2,60 |
0,393 |
2,54 |
2,03 |
0,407 |
2,46 |
5,41 |
0,443 |
13,09 |
2,26 |
|
VII |
0,602 |
1,66 |
0,607 |
1,65 |
0,82 |
0,620 |
1,61 |
2,90 |
0,655 |
8,09 |
1,53 |
|
VIII |
0,521 |
1,92 |
0,523 |
1,91 |
0,38 |
0,536 |
1,86 |
2,80 |
0,565 |
7,79 |
1,77 |
|
IX |
0,398 |
2,51 |
0,399 |
2,50 |
0,25 |
0,409 |
2,44 |
2,69 |
0,443 |
10,16 |
2,26 |
|
X |
0,331 |
3,02 |
0,333 |
3,00 |
0,60 |
0,340 |
2,94 |
2,65 |
0,376 |
11,97 |
2,66 |
|
XI |
0,423 |
2,36 |
0,425 |
2,35 |
0,47 |
0,433 |
2,31 |
2,31 |
0,471 |
10,19 |
2,12 |
|
XII |
0,628 |
1,59 |
0,632 |
1,58 |
0,63 |
0,637 |
1,57 |
1,41 |
0,676 |
7,10 |
1,48 |
Рис.1 ГрафикТу=(t) показателей внешнего водообмена на Днепровском водохранилище
Рис.2. Графики зависимости характерных показателей внешнего водообмена на Днепровском водохранилище от факторов влиянияКв: а) 1970 г.; б) 1972 г.; в) 2015 г. всех факторов равны Ту= 0,56 лет, а в марте Ту= 2,03; 2,02; 2,01; 1,98 лет (рис.2,б)
Влияние бокового притока в 1972 году наибольшее (1,24%) в апреле, а наименьшее (0,0%) - в сентябре. Осадки и испарение оказывали максимальное влияние (около 2,46%) на интенсивность внешнего водообмена в сентябре, минимальное (нулевое) в январе и феврале. Влияние суммарных составляющих водного баланса Кв4 на внешний водообмен максимальное (1,36%) по отношению до Кв3в июле(рис.2,б).
Для очень маловодного 2015 года эксплуатации Днепровского водохранилища максимальные коэффициенты интенсивности внешнего водообмена наблюдаются в феврале и равны: Кв1= 0,825; Кв2= ,835; Кв3= 0,839; Кв4= 0,872; минимальные - в октябре: Кв1=0,331; Кв2= 0,333; Кв3= 0,340; Кв4= 0,376. Соответствующие показатели внешнего водообмена в феврале для всех факторов равны Ту= 1,21; 1,20; 1,19; 1,15 лет, а в октябре Ту= 3,02; 3,00; 2,94; 2,66 лет (рис.2,в).
Влияние бокового притока в 2015 году наибольшее (3,75%) в апреле, а наименьшее (0,38%) - в августе. Осадки и испарение оказывали максимальное влияние (3,38%) на интенсивность внешнего водообмена в июне, минимальное (0,44%) в январе. Влияние суммарных составляющих водного баланса Кв4 на внешний водообмен максимальное (9,32%) по отношению до Кв3 в августе, а минимальное (2,57%) в феврале (рис.2,в).
Сопоставляя показатели интенсивности внешнего водообмена на Днепровском водохранилище в многоводном и маловодных годах его эксплуатации отметим заметное расхождение кривых Ту=f(t) cмарта по июль и с сентября по декабрь (рис.1).
Показатели внешнего водообмена в единицах времени в годовом аспекте для Днепровскоговодохранилища в многоводном 1970 г. равен 0,039 лет, в маловодном 1972 г- 0,099лет, в очень маловодном 2015 г.- 0,144 лет.
Для сравнения аналогичный показатель для многоводного года на Киевском водохранилище равен 0,062 лет, на Кременчугском - 0,13 лет, на Днепродзержинском - 0,031 лет, на Каховском - 0,21 лет, а для маловодного года - на Киевском - 0,135 лет, на Кременчугском - 0,29 лет, на Днепродзержинском - 0,072 лет, на Каховском - 0,59 лет.
Выводы
водохранилище водообмен каскад климат
Проведенные исследования показали значимость учета влияния всех составляющих водного баланса при определении показателей интенсивности внешнего водообмена в водохранилище в разные периоды его эксплуатации и при разработке режимов его эксплуатации в условиях изменения климата. Наиболее маловодный год имеет наибольшие (наихудшие) показатели водообмена.
Литература
1. Обухов Е.В. Оценка интенсивности внешнего водообмена в Кременчугском и Каховском водохранилищах//Український гідрометеорологічний журнал.- Одеса,2014.- №15.- С.134-140.
2. Обухов Є.В. Оцінка впливу вертикальної складової на інтенсивність зовнішнього водообміну на Кременчуцькому водосховищі / Матер. IIМіжн. н.-пр.інтернет-конференции«Інноваційні технології та інтенсифікація розвитку національного виробництва».-Тернопіль, 2015.- С. 324-326.
3. Обухов Є.В. Оцінка інтенсивності зовнішнього водообміну на Каховському водосховищі в умовах зміни клімату/ Зб. наук. праць Міжн. н.-пр. інтернет-конф. «Національне виробництво й економіка в умовах реформування: стан і перспективи інноваційного розвитку та міжрегіональної інтеграції».- Кам'янець-Подільський, 2015.- С. 280-282.
4. Обухов Е.В. ВнешнийводообменводохранилищДнепровскогокаскада / Материалы6-го Межд. Эколог. Форума «Чистый ГОРОД. Чистая РЕКА. Чистая ПЛАНЕТА».- Херсон: ХТПП, 2015.- С. 140-146.
5. Обухов Е.В.ВнешнийводообменДнестровскоговодохранилища/ Зб. Центру наукових публікацій «Велес» за матер. міжн. н.-пр. конф. «Досягнення науки в 2015 році», 19.12.2015 р. ч. 2. - К.: ЦНП, 2015. - С. 31 - 38..
6. Обухов Е.В. Внешний водообмен на украинских водохранилищах/ Сб. статей научно-информационного центра «Знание» по матер. 1Х Межд. н.-пр. конф. «Развитие науки в ХХ1 веке», 30.12.2015.- Харьков: НИЦ «Знание», 2015.- С. 32-37.
7.Обухов Е.В., Корецкий Е.П.Внешнийводообмен на Днепродзержинскомводохранилище/ Сб. научных статей Х межд. н.-пр. конф. «Развитие науки в ХХ1 веке», 15.02.2016.- Харьков: НИЦ «Знание», 2016. - С. 99-104.
8 Обухов Е.В. Внешний водообмен украинских водохранилищ / Научно - технический бюллетень серии «Экология, экономика, безопасность».- Вып.1(37).- Одесса: УО МАНЭБ.- «Пассаж», 2016.- 48 с.
9. Обухов Е.В. Внешний водообмен на Киевском водохранилище / Зб. наук.праць 11 міжн. н.-пр. конф. «Стратегія збалансованого використання економічного, технологічного та ресурсного потенціалу країни». 1.06.2016 р.(ПДАТУ, м. Кам'янець-Подільський),-Тернопіль: Крок, 2016.- С. 176-179.
10. Обухов Е.В. Сравнительные показатели внешнего водообмена на водохранилищах Днепровского каскада в условиях изменения климата // Географический вестник. 2016. №2(37). С. 61-69. doi 10.17072/2079-7877-2016-2-61-69.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Условия формирования и типы водохранилищ, их значение в хозяйственной деятельности человека. Анализ основных закономерностей воздействия водохранилищ на прибрежный ландшафт, гидрологический режим грунтовых вод, почву, растительный покров и микроклимат.
курсовая работа [31,4 K], добавлен 09.05.2011Теоретические основы геоэкологического исследования прудов и водохранилищ. Пруды и водохранилища, как геотехническая система. Воздействие водохранилищ на природную среду прилегающих ландшафтов. Размещение прудов и водохранилищ по территории Мордовии.
дипломная работа [88,8 K], добавлен 15.07.2010Влияние основных факторов на режим вод суши. Формирование водного баланса и стока. Разработка конструкций гидрологических приборов. Прогноз гидрологического режима, изучение структуры речных потоков, водообмена внутри озёр, русловых и береговых процессов.
шпаргалка [40,7 K], добавлен 05.05.2009Ознакомление с основным назначением Киевского (выработка электроэнергии), Каневского (поддержание судоходных глубин), Кременчугского, Днепродзержинского (регулирование стока), Каховского и Днестровского искусственных водохранилищ Днепровского каскада.
реферат [24,3 K], добавлен 01.06.2010Гидрологические исследования режима рек РБ. Изучение общей циркуляции атмосферы и климата, водного стока рек. Температура воздуха и осадки. Изменение гидрологического режима рек под воздействием климата в период потепления климата Беларуси 1988-2005 гг.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 15.11.2015Основные особенности регулирования речного стока. Этапы построения графика наполнения водохранилища. Способы решения задач сезонного регулирования с помощью интегральной кривой. Причины изменения гидрогеологической ситуации в зоне влияния водохранилищ.
контрольная работа [55,9 K], добавлен 07.01.2013Динамика атмосферы и физико-химические процессы в ней. Основные особенности климата, его зависимость от поступления энергии солнечного излучения, циркуляции воздушных масс в атмосфере. Основные типы климата, климатические пояса и локальные особенности.
реферат [23,2 K], добавлен 23.04.2010Изучение сценариев трансформации тундровых ландшафтов при увеличении мощности сезонно-талого слоя и в условиях климатических флуктуаций, на примере Анадырской низменности Чукотки. Поверхностно-элювиальные ландшафты пологих склонов и плоских водоразделов.
статья [214,0 K], добавлен 21.02.2011Подходы и особенности разработки методики определения уточненной интенсивности землетрясений для оценки устойчивости бортов заданных карьеров на территории России. Исследование и анализ примеров данных вычислений для Бачатского и Черниговского разрезов.
статья [450,1 K], добавлен 16.12.2013Природно-климатические условия территории водохранилища Краснодарского края. Его уровенный режим, поступление и сброс воды. Русловые процессы в нижнем бьефе водохранилища. Механический рыбоподъемник и водосбросное сооружение. Загрязнение реки Кубань.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 30.12.2014Типизация природных объектов. Основные группы озерных геосистем. Связь средней многолетней скорости осадконакопления в озерах Приамурья с индексом влагооборота в озерной геосистеме. Особенности генезиса, морфологии и водообмена озер в Нижнем Приамурье.
презентация [416,6 K], добавлен 03.07.2012Сведения о геологическом строении, газонефтеводоносности площади, её геологической изученности, геолого-физических условиях бурения и условиях эксплуатации скважины. Обоснование выбора состава технологической оснастки и размещения её на обсадной колонне.
дипломная работа [917,0 K], добавлен 06.11.2011Географическое положение Старооскольского водохранилища, его морфологические и гидрологические особенности. Рельеф, почвы, растительный и животный мир водохранилища. Его гидротехнические сооружения, рыбохозяйственное значение и рекреационный потенциал.
курсовая работа [852,7 K], добавлен 06.10.2012Понятие о факторах почвообразования, роль климата в этом процессе. Солнечная радиация как ведущий фактор "общеземного" климата. Понятие радиационного баланса. Понятие о коэффициенте увлажнения и индексе сухости. Климат почв и его основные составляющие.
реферат [385,5 K], добавлен 24.03.2015Природные условия Большого Сочи. Исследование специфики прокладки линейных сооружений в районе Большого Сочи с учетом особенностей геологического строения и рельефа, климата и комплексной антропогенной нагрузки в зоне функционирования этих сооружений.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 21.10.2013Гидрологические характеристики района проектирования. Определение полезного, форсированного и мертвого объемов водохранилища. Выбор створа плотины, трассы водопропускных сооружений. Построение плана и поперечного профиля плотины. Расчет входного оголовка.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.06.2015Настройка системы координат и проекции, используемых в работе. Вырезание требуемых фрагментов растровых карт. Выборка участка проектирования водохранилища в соответствии с требованиями. Осуществление оцифровки картографической информации с растровых карт.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 28.04.2015Географическое положение бассейна, физико-географические условия реки Оскол. Изучение ее гидрологического режима и биологических ресурсов. Описание Червонооскольского водохранилища, экологическая ситуация на нем. Зейское и Бурейское водохранилища р. Амур.
дипломная работа [691,2 K], добавлен 13.09.2015Физико-географическая и гидрологическая характеристика бассейна реки Дон. Антропогенное воздействие на Донской бассейн. Использование вод и структура планируемого водохозяйственного комплекса. Гидрологические данные гидрографа расходов воды в реке Дон.
курсовая работа [424,8 K], добавлен 30.05.2009Расчет мертвого объема водохранилища, ежедневных расходов и уровней воды. Поперечный профиль плотины, расчет коэффициента запаса устойчивости, крепления верхового откоса, паводкового и турбинного водосборов. Гидротехнические расчеты по водохранилищу.
курсовая работа [906,9 K], добавлен 18.05.2011