Авг 24 2006

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ВЛИЯНИЯ ОРОШЕНИЯ НА ПОДЗЕМНЫЕ ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ ОДЕССКОГО РЕГИОНА

Опубликовано в 02:58 в категории Одесский регион

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ВЛИЯНИЯ ОРОШЕНИЯ НА ПОДЗЕМНЫЕ ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ ОДЕССКОГО РЕГИОНА

О.И.Шаменкова

Одесский государственный экологический университет

На территории Одесской области, расположенной в зоне недостаточного увлажнения, проводятся оросительные мелиорации, приводящие к изменению естественных условий формирования подземного стока.

В Одесском государственном экологическом университете под руководством Лободы Н.С. и Гопченко Е.Д. научно обоснованы и реализованы стохастические модели годового бытового стока. Для данной территории было выполнено моделирование подземного годового стока в условиях орошаемого земледелия, на основе уравнения водохозяйственного баланса. С этой целью нами  использовалась имитационная стохастическая модель, позволяющая устанавливать вероятностные  характеристики (бытового) подземного стока, при различном сочетании климатических факторов и масштабов водохозяйственных преобразований.  

         Стохастическое моделирование рядов суммарного бытового стока выполнялось  для факторов антропогенного влияния, учитывающих реальную физическую картину взаимодействия того или иного фактора хозяйственной деятельности:

- при заборе воды на орошение

,                                          (1)

.

 

- при наличии возвратных вод (сбросных) вод с  массивов, орошаемых реками - донорами

,                    (2)

где - естественный и бытовой сток с заданной обеспеченностью Р,  мм;

- относительная площадь орошаемых массивов выраженная в долях от общей площади водосбора F;

ξ- коэффициент возвратных вод, образовавшихся за счет потерь стока при его переброске по каналам оросительной сети;

X- осадки, выпадающие на поверхность суши в течении расчетного периода, т.е. месяца.

- оросительная норма-нетто с вероятностью превышения 100-Р;

v0 – оптимальная влажность почвы;

r – характеристика водно-физических свойств почвы, задаваемая в зависимости от ее механического состава [5,8]

Em – среднемесячное максимально возможное испарение с поверхности суши, которое рассчитывается в долях от годового [1,2].

Оросительная норма – нетто рассчитывается по метеорологическим данным при разных уровнях оптимального увлажнения почвы v0 [2]. В свою очередь v0 рассчитывается как отношение влажности почвы необходимой для оптимального развития сельскохозяйственной культуры ωопт к наименьшей влагоемкости  ωнв. Оросительная норма – нетто определяется как сумма количества поливной воды m0, рассчитываемой за каждый месяц вегетационного периода.

Поскольку разным культурам отвечает разный оптимум увлажнения грунта, то В.С. Мезенцевым [8] разработаны такие рекомендации относительно его определения: - v0 =1,0-1,2 для влаголюбивых культур; v0 = 0,9 для травяных культур; v0 =0,8 для засухоустойчивых культур (зерновых).

Основным фактором антропогенного воздействия в Северо – Западном  Причерноморье, является орошение сельскохозяйственных массивов за счет рек-доноров. В таком случае основное уравнение стохастической модели для бытового годового стока имеет вид (2) [1,2]. Второе слагаемое в (2) описывает количество возвратных вод, поступающих на водосбор в качестве дополнительного притока при орошении сельскохозяйственных массивов водами рек-доноров.

Для учета влияния орошения непосредственно на подземный сток рек нами использовались количественные характеристики той части возвратных вод,  которая идет на пополнение запасов подземных вод за счет ин фильтрации в грунт. Эти характеристики получены Н.В. Лалыкиным [4] при проведении экспедиций  в республике Молдова.

Стохастическая модель подземного стока базируется на уравнении водохозяйственного баланса, в котором учитываются следующие водохозяйственные показатели

 

,                         (3)

где YБП,Р – бытовой подземный сток в условиях орошения сельскохозяйственных массивов водами реки-донора, с заданной обеспеченностью Р;

YЕП,Р – естественный подземный сток с заданной обеспеченностью Р;

Ψ – доля потерь на инфильтрацию от оросительной нормы, идущая на пополнение запасов грунтовых вод;

ξ – доля возвратных вод, идущая на пополнение запасов грунтовых вод в процессе их транспортировки;

ν - коэффициент, который зависит от литологического состава пород;

 - переходной коэффициент, учитывающий переход от возвратных вод на орошаемых полях к возвратным водам, поступающим в водоприемник.

         Моделирование многолетнего естественного подземного стока выполнено на основе стохастической модели годового стока, в которой рассматривается корреляция между обеспеченостями случайной величины [6,7]. При моделировании стока заданной обеспеченности используется трехпараметрическое гамма-распределение С.М. Крицкого и М.Ф. Менкеля [3]. В качестве исходных статистических параметров естественного стока использована норма подземного стока, рассчитанная по генетической формуле А.Н. Бефани [1], а также результаты обобщений коэффициента вариации подземного стока на базе применения метода множественной регрессии. Такие параметры, как коэффициент автокорреляции r(1) и отношение Сs/Сv принимались осредненными в пределах рассматриваемой территории  (Сs/Сv =1,5, а r(1)=0,50) [9].

После генерирования ряда годового подземного стока в естественных условиях был осуществлен второй этап моделирования, заключающийся в получении ряда бытового подземного стока на основе модели, представленной уравнением (3). Предложенная стохастическая модель бытового стока описывает процесс преобразования величины естественного годового стока при наличии на водосборах сельскохозяйственных массивов, орошаемых рекой-донором. Она включает в себя дополнительное поступление воды в водоносные горизонты.  Основным количественным показателем степени водохозяйственных преобразований является относительная площадь орошаемых земель.

При каждом статистическом испытании при генерации ряда бытового подземного стока, количественные показатели, отражающие состояние водохозяйственной системы - fор, η, ξ задавались постоянными, что позволило сохранить стационарность полученных рядов.

Каждое статистическое испытание сопровождалось расчетом статистических параметров смоделированного ряда. В результате были построены “функции отклика” статистических характеристик подземного стока на водохозяйственные преобразования, которые могут быть представлены в виде графиков зависимостей от показателей мелиоративной системы. Такие графики позволяют установить возможные значения статистических параметров бытового стока ( , Сv,ОР, Сs,ОР при различных значениях fор).

Так, для v0 =0,8 рост нормы подземного стока превышает 10% при увеличении площади орошения до 3% от общей площади водосбора (5мм, ), при v0 =0,9 такое изменение стока происходит уже при , а при v0 =1,0 – при . При меньшей исходной норме подземного стока ( 2мм) дополнительное поступление дренажных вод вызовет более интенсивные изменения характеристик подземного стока, для v0=0,8 увеличения стока на 50% наблюдается при fор=5,1%, для  v0=0,9 - при 2,4%, для v0=1,0 - при fор=1,4% (рис.1).

            ,мм

Рис. 1-Изменение подземного стока при разных площадях орошения  η=0,9, ξ=1, Сv=1,2,  Сs=1,7,  =2 мм для разных уровней оптимального

увлажнения (1- v0=0,8; 2- v0=0,9; 3- v0=1.0)

На основе анализа зависимостей статистических параметров подземного стока от относительной площади орошения сделан вывод, что с увеличением площади орошения сельскохозяйственных земель водами реки-донора происходит рост норм подземного стока, и снижение его много летней изменчивости. Интенсивность роста среднемноголетних величин стока за счет появления дренажных вод зависит от уровня оптимального увлажнения почвы v0 который в свою очередь определяется типом выращиваемой культуры.

Литература.

1. Гопченко Е.Д., Лобода Н.С. Водные ресурсы северо-западного Причерноморья (в естественных нарушенных антропогенной деятельностью условиях):Монография. - Киев: КНТ, 2005.-187 с.

2. Лобода Н.С. Расчеты и обобщения характеристик годового стока рек Украины в условиях антропогенного влияния: Монография. – Одесса: Экология, 2005. – 208 с.

3. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологические основы управления водохозяйственными системами.-  М. Наука,1982. – 271 с.

4. Лалыкин Н.В., Солодкий А.Е. Прогноз изменений годового стока рек Молдавии под влиянием орошения//Межвед. научн. сб. Украины. - Метеорология, климатология и гидрология - Одесса. - 1983. - Вып. 19. - С.9- 11.

5. Раткович Д.Я.  Гидрологические основы водообеспечения.- М.: РАН ИВП. - 1995. -  428с.

6. Раткович Д.Я., Болгов М.В. Стохастические модели колебаний составляющих водного баланса речного бассейна. - М.: РАН ИВП. - 1997. - 262 с.

7. Сорокин В.Г. Средний многолетний сток орошаемых районов юга Европейской территории Советского Союза // Межвед.научн.сб. Метеорология,климатология и гидрология. - Одесса.-1974. - С.121-129.

8. Кулибабин А.Г., Незвинский А.Ф., Кичук И.Д. Экологоэконо-мические аспекты орошения и рационального природопользования в зоне Дунай-Днестровской оросительной системы Одесской области.- Одесса: Украинская экологическая академия наук.- 1997-85с.

9. Шаменкова О.И. Стохастическое моделирование годового и подземного стока северо-западного Причерноморья в условиях орошения// Матеріали конференції. V наукова конференція молодих вчених. Одеський державний екологічний університет. 18-20 березня 2005. С. 55-57.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.