Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Агафонова Светлана Андреевна. Ледовый режим рек севера Европейской территории России и его влияние на гидроэкологическую безопасность территории : диссертация ... кандидата географических наук : 25.00.27 / Агафонова Светлана Андреевна; [Место защиты: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова].- Москва, 2009.- 205 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-11/57


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

Введение 4

Глава 1. Гидроэкологическая безопасность территории (ГЭБТ) и условия природопользования

  1. Опасные гидрологические процессы 11

  2. Гидроэкологическая безопасность территории 16

  3. Физико-географические условия природопользования .. 17

  4. Социально-экономические условия природопользования 31 Глава 2. Особенности ледового режима в период замерзания

  1. Особенности ледового режима в период замерзания .... 37

  2. Влияние климатических факторов на процессы замерзания 49

Глава 3. Особенности ледового режима в период ледостава

  1. Особенности ледового режима в период ледостава 59

  2. Влияние климатических факторов на процессы Г ледостава 64

Глава 4. Особенности ледового режима в период вскрытия t

  1. Особенности ледового режима в период вскрытия 76

  2. Формирование заторов на реках севера ЕТР 85

  3. Возможность прогноза заторных явлений 92

  4. Профилактические мероприятия и методы борьбы

с заторами 98

4.5. Влияние климатических факторов на процессы
вскрытия 102

Глава 5. Влияние изменения климата на ледовый режим рек и изменение гидроэкологической безопасности территории

  1. Районирование территории по ледовому режиму 115

  2. Изменение ледового режима и его влияния на ГЭБТ. ... 125

Заключение 132

Список литературы ". 136

Приложение 1. Основные характеристики водосборов, метеостанций

и гидрологических постов 147

Приложение 2. Статистические характеристики продолжительности

осеннего шугохода и ледохода 154

Приложение 3. Статистические характеристики дат установления ле
достава 160

Приложение 4. Статистические характеристики максимальной тол
щины льда 166

Приложение 5. Статистические характеристики продолжительности

ледостава 172

Приложение 6. Статистические характеристики дат вскрытия 177

Приложение 7. Статистические характеристики продолжительности

весеннего ледохода 183

Приложение 8. Статистические характеристики максимальных уров
ней весеннего ледохода 189

Приложение 9. Статистические характеристики максимальных затор
ных уровней 195

Приложение 10. Статистические характеристики дат очищения ото

льда 200

\



Введение диссертации:

Актуальность проблемы. Вследствие особенностей географического положения России ледовые явления в той или иной степени характерны для рек всей территории страны. Поэтому возникает необходимость решения целого ряда гидрологических задач, связанных с изучением ледового режима. Особенно это важно в арктической зоне, в том числе на севере европейской территории России (ЕТР), где проявления ледового режима могут существенно ограничивать деятельность населения.

Исследуемая территория находится в бассейне Белого моря и включает в себя бассейны рек Онега, Северная Двина, Мезень, Печора. В административном отношении территория относится к Архангельской и Вологодской областям, а также Республике Коми.

Снижение гидроэкологической безопасности территории (ГЭБТ) на севере ЕТР может быть связано с низкими уровнями воды в период появления льда, образованием шуги и зажоров, низкой прочностью и малой толщиной льда, высокими уровнями в период ледохода и образованием заторов. Все это оправдывает интерес к изучению ледового режима как в связи с освоением северных территорий страны, так и с их защитой от чрезвычайных ситуаций.

Состояние изученности проблемы. Систематическое изучение ледового режима рек севера ЕТР началось с организации сети постоянных постов в конце XIX в. К этому периоду относятся первые карты характеристик ледового режима, составленные М.А. Рыкачевым и В.Б. Шостаковичем для территории всей страны.

Изучению ледового режима в период замерзания, процессов образования внутриводного льда и шуги посвящены работы В.Я. Альтберга, В.В. Пиотровича, В.А. Рымшы, А.Н. Чижова и др.; в период ледостава, в том числе вопросу нарастания толщины льда — Ф.И. Быдина, С.Н. Крицкого, М.Ф. Менкеля, К.И. Российского, А.И. Чеботарева, А.Г. Шуляковского [50, 82]. Исследованием процессов разрушения ледяного покрова под влиянием

тепловых и механических факторов занимались В.П. Берденников [31], К.Н. Коржавин, Д.Н. Панфилов, В.В. Пиотрович и др. Существенный вклад в изучение процессов вскрытия рек внесли С.Н. Булатов и Л.Г. Шуляковский [108]. В дальнейшем теория процесса разрушения ледяного покрова получила развитие в исследованиях В.А. Бузина [21-28, 90] и была использована для прогнозной оценки возможных изменений сроков вскрытия рек под влиянием изъятия части стока.

В прошлых и современных исследованиях процессов замерзания и вскрытия рек большое внимание уделяется изучению зажорных и заторных явлений [21, 46, 47, 49, 63-65, 74, 81, 84, 100, 106]. В 1970—2002 гг. в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) и ряде других научно-исследовательских организаций России был выполнен комплекс исследований заторов льда. После серии заторных наводнений в конце 1990-х - начале 2000-х гг. в Великом Устюге, Ленске и на Кубани интерес к ним резко возрос. Коллективом авторов, включая В.К. Дебольского, Д.В. Козлова и др., была составлена карта заторных наводнений [116]. Математическому моделированию русловых процессов в ледовых условиях, в том числе при образовании заторов, посвящены работы Е.И. Дебольской [45, 46]. Среди иностранных авторов, занимающихся проблемами заторообразования, наиболее полные исследования принадлежат С. Белтаос [110-112].

Методам прогноза сроков замерзания и вскрытия посвящены работы Гинзбурга Б. М. [34-39], Солдатовой И; И. [98-99] и Савченко Е. И. [95]. Методы прогноза сроков замерзания и вскрытия рек севера ЕТР рассматривались в работах сотрудников ААНИИ (для низовьев рек и их устьевых областей).

Возможные изменения ледового режима в последние десятилетия в связи с изменением климата оценивались Б.М. Гинзбургом [34], И.И. Солдатовой [98, 99], СВ. Борщом [16, 17], B.C. Вуглинским [32, 128] и др.

Опасным явлениям, в том числе гидрологическим, посвящены работы А.Б. Авакяна [1], С.С. Гинко [40], СМ. Мягкова [78], Р.А. Нежиховского [79, 80], А.В. Рожденственского [90], И.Н. Русина [93], А.А. Таратурина [102] и др. Вопросам гидроэкологии и оценки ГЭБТ посвящены многочисленные работы сотрудников кафедры гидрологии суши МГУ [6, 7, 9, 11—13].

Последние крупные обобщения характеристик ледового режима относятся к семидесятым—восьмидесятым годам прошлого столетия [36, 50]. В связи с происходящими изменениями климата необходимо дальнейшее изучение ледового режима рек, основанное на современных гидрометеорологических данных; сравнение особенностей ледового режима за разные периоды, в том числе изучение отклонений характеристик ледового режима от аналогичных значений за период 1961-1990 гг., который, согласно рекомендациям ВМО [129], повсеместно используется для характеристики современного климата; совершенствование методов расчета и прогноза характеристик ледового режима. Оценка гидроэкологической безопасности территории необходима для разработки методов и средств защиты населения и хозяйства от неблагоприятных проявлений ледового режима.

Цель исследования — на основе полученной за последние годы гидрометеорологической информации и с применением современных методов анализа и расчетов изучить характеристики ледового режима рек севера ЕТР (от бассейна р. Онега до бассейна р. Печора), определяющие гидроэкологическую безопасность территории, и оценить возможное их изменение в связи с глобальным потеплением климата.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

  1. Сформировать базу данных о процессах ледового режима севера ЕТР, опасных его проявлениях и факторах, его определяющих.

  2. Провести статистическую обработку гидрометеорологических данных, построить комплекс карт характеристик ледовых явлений и метеорологических показателей за 1961-1990 гг. и 1991-2007 гг., выявить про-

странственно-временные закономерности процессов замерзания и вскрытия рек.

  1. Провести районирование исследуемой территории по ледовому режиму.

  2. Выявить изменения ледового режима и его негативные проявления в современных климатических условиях, оценить его возможные изменения в будущем.

  3. Оценить возможности прогноза и расчета характеристик ледового режима, в том числе для неизученных рек.

  4. Оценить влияние ледового режима на безопасность населения и хозяйства на освоенных участках рек, создать методику оценки ГЭБТ, определяемой ледовым режимом.

Методика исследований и фактический материал. Исследование опасных проявлений ледового режима в диссертационной работе было проведено на основе данных наблюдений на 146 гидрологических постах и 11 метеостанциях, приведенных в специализированных изданиях и Интернет-источниках [20, 33, 41-44, 76, 87-89, 94, 96-97, 113, 122]. Данные за период 1988-2006 гг. были любезно предоставлены Вологодским областным центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Северным территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (г. Архангельск), а также отделом ледовых прогнозов Гидрометцентра России.

Данные об опасных ледовых явлениях за 2003—2008 гг., а также оперативные сводки о ледовой обстановке на реках взяты с сайта Северного межрегионального территориального управления федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [124], сайта Центра регистра и кадастра [126] и сайта управления государственной противопожарной службы и гражданской защиты Архангельской области [118]. Представленные в работе карты построены с помощью пакета ArcView. Статистическая обработка проводилась с помощью пакетов Statistica и Excel.

При обработке данных были использованы статистические и прогностические методы, изложенные в [5, 14, 73, 91, 104, 105]. Предметом защиты являются:

  1. Результаты регионального гидрологического обобщения характеристик ледового режима рек ЕТР, включая районирование территории по ледовому режиму, уточнение величин основных характеристик ледовых явлений, оценку влияния ледового режима на ГЭБТ;

  2. Оценка изменения ледового режима и ГЭБТ в связи с потеплением климата;

  3. Методики расчета и прогноза дат ледовых явлений, максимальной толщины льда, максимальных заторных уровней воды и степени опасности весеннего ледохода.

Научная новизна заключается в комплексном региональном пространственно-временном обобщении характеристик ледового режима рек севера ЕТР с учетом современной гидрометеорологической информации, оценке влияния происходящих и ожидаемых изменений климата на ледовый режим рек и гидроэкологическую безопасность территории, комплексе методических приемов, позволяющих определять характеристики ледового режима в условиях отсутствия или недостатка данных наблюдений.

Практическая значимость работы заключается в региональном анализе современной гидрометеорологической информации об опасных гидрологических процессах, оценке влияния изменений климата на ледовый режим рек территории. Полученные зависимости и комплекс карт могут быть использованы для характеристики ледового режима и оценки его возможного изменения на неизученных реках. Практическую ценность имеет разработка методических средств для долгосрочного и краткосрочного прогнозирования максимальных заторных уровней воды, фоновой опасности весеннего ледохода. Оценка гидроэкологической безопасности территории имеет большое значение для разработки методов и средств защиты населения и хозяйства от неблагоприятных природных явлений.

Результаты регионального анализа ледового режима рек севера ЕТР, оценки возможных климатических изменений и их влияния на гидроэкологическую безопасность территории вошли в отчет по гранту Президента РФ для поддержки ведущих научных школ (проект НШ-4964.2008.5), по грантам РФФИ (проекты 03-05-64306, 06-05-64099, 07-05-100045-к).

Методические и практические результаты исследования гидрометеорологических закономерностей возникновения заторов льда в узле слияния Сухоны и Юга стали основой программного комплекса для долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного прогнозирования опасных гидрологических процессов, созданного в рамках договора с ЗАО ПО «СОВИНТЕРВОД» «Исследование ледотермического режима и русловых процессов в устьях Сухоны, Юга, а также Мал. Северной Двины для обоснования противопаводковой защиты г. Великий Устюг» и переданного Вологодскому областному центру по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Результаты исследования ледового режима эстуария р. Мезень и оценка его возможного изменения после строительства ПЭС вошли в «Комплексный технико-экономический доклад по обоснованию строительства Мезенской ПЭС». Результаты анализа опасных ледовых явлений в низовьях арктических рек и оценка изменения их ледового режима к концу XX в. вошли в разделы отчета по государственному контракту №43.016.11.1628 (проект Министерства промышленности, науки и технологий «Оценка роли речного стока и береговых процессов в российской Арктике в глобальных изменениях при-родной среды и климата»). Результаты также были использованы в совместных с Институтом криосферы Земли СО РАН исследованиях «Study of Permafrost Response to Climate Changes» для компании ExxonMobil (США), соглашение EM00330 от 31.08.08 г.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на международных конференциях студентов и аспирантов «Ломоносов» (Москва, 2001, 2002 гг.); международной научной конференции «Великие реки — аттракторы локальных цивилизаций» (Дубна, 2002 г.); Первой

Общероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (Вологда, 2003 г.); VI конференции «Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей» (Москва, 2004 г.); IV научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (Москва, 2004 г.); Всероссийской научной конференции «Ледовые и термические процессы на водных объектах России» (Архангельск, 2007 г.); научном семинаре кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ (Москва, 2008 г.); конференции молодых ученых «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (Москва, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе глава в коллективной монографии, 3 статьи, одна из них в журнале, рекомендованном ВАК, 9 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 127 наименований и 10 приложений на 59 страницах. Работа изложена на 145 страницах текста, включает 76 рисунков и 18 таблиц.

Автор выражает благодарность Вологодскому областному центру по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Северному территориальному управлению по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (г. Архангельск), а также отделу ледовых прогнозов Гидрометцентра России за любезно предоставленные данные наблюдений; докторам географических наук профессорам Н.И. Алексеевскому, В.Н. Михайлову и А.В. Христофорову за ценные консультации, а также научному руководителю Н.Л. Фроловой за длительное сотрудничество.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций