Географія та геологія/3. Гідрологія та водні ресурси

К.г.н. Даус М.Є., к.г.н. Захарова М.В.

Одеський державний екологічний університет, Україна

Використання просторової моделі для розрахунків гідрографів паводкового стоку води та хімічних речовин

з малих водозборів Північно-Західного Причорномор’я

Метою даної роботи є перевірка можливості розрахунків дощового паводкового стоку з використанням даних про радіолокаційні вимірювання опадів та розрахунків гідрографів стоку розчинених хімічних речовин і зважених наносів за допомогою традиційних методів вимірювання опадів.

В роботі використовувалися матеріали спостережень Молдавської воднобалансової станції на експериментальному водозборі р. Балцата, площею 62.4 км², що устаткований плювіографами та дані по стоку з ряду водозборів Північно-Західного Причорномор’я, площею від 179 до 1210 км². Ці водозбори знаходяться в зоні дії вимірювального радіолокаційного комплексу в м. Котовськ (Молдова).

Головним фактором виносу з водозборів речовин і наносів є поверхневий річковий стік, особливо в період інтенсивних дощів, що випадають на їх поверхню. Тому слід вважати доречним використовувати для обчислення паводкового стоку води і виносу забруднень в озера і лимани математичні моделі, які дозволяють не тільки визначити розміри водного стоку сумісно з хімічними речовинами і наносами, але і спрогнозувати їх можливі значення від опадів.

Але поки ще ці моделі знаходять обмежене застосування, оскільки одна з основних їх переваг, яка полягає в можливості врахування просторової мінливості вхідних параметрів, повною мірою може бути реалізована тільки за наявності повноцінної інформації про поле опадів. Радіолокаційний метод вимірювання опадів володіє істотними перевагами в порівнянні з традиційними. Він характеризується просторовим характером вимірювань і оперативністю отримання даних.

Запропонована модель формування якості річкових вод враховує просторову мінливість показників забруднення по площі водозбору. Це необхідно для вивчення переносу поверхневими водами забруднюючих речовин, оскільки протягом цього процесу речовини піддаються якісній і кількісній зміні.

Один з основних факторів виносу хімічних речовин зі схилів – інтенсивність схилового стоку також становить неоднорідне поле. Це ж властиво й іншим факторам виносу речовин, наприклад, показнику змісту хімікатів на схилах, що відрізняється значною просторовою нерівномірністю. Вони заміняються середніми значеннями полів факторів стоку й виносу по окремих часткових площинах. Тому в роботі авторами застосовується оптимальна дискретизація полів факторів стоку по часткових площинах водозбору.

Загальна просторова модель складається з трьох часткових моделей:

- модель дощового схилового стоку;

- модель водної ерозії;

- модель виносу розчинених хімічних речовин.

Кожна з часткових моделей є базою для розвитку процесу, що описується подальшою моделлю, тому при вирішенні кінцевої задачі загальної моделі – розрахунку виносу водним потоком розчинених хімічних речовин і зважених наносів необхідно реалізувати поетапно модель водного стоку, потім модель стоку наносів і, нарешті, стоку хімічних речовин.

В якості ілюстрації до вищевикладеного, наведені приклади розрахунку гідрографів дощових паводків за допомогою просторової моделі формування стоку на малих водозборах регіону, площа яких коливалася від 179 до 1210 км² і на р. Балцата.

Початковими даними про опади в першому варіанті розрахунку послужили результати радіолокаційних вимірювань опадів за 1984-1985 рр.

У табл. 1 та на рис. 1 проведено порівняння обчислених і фактичних витрат на р. Когильник з використанням наземних і радіолокаційних даних.

Рис. 1 – Гідрографи паводкового стоку за теплий період року на водозборі

р. Когильник – м. Котовськ за 1985 р.

Умовні позначення: 1 – фактичний гідрограф,

2 – обчислений гідрограф.

Таблиця 1 – Порівняння обчислених за даними радіолокатору і спостережених гідрографів стоку на водозборах Північно-Західного Причорномор’я

№	Річка-пункт	Рік	Макс. витрата, м^3/с
1	р. Ялпух – с. Буджак	1984	19.6	13.0	0.94	0.62
2	р. Ялпух – с. Буджак	1985	2.08	2.02	0.92	0.74
3	р. Лунга-Чадир – с. Лунга	1984	2.37	2.20	0.98	0.64
4	р. Лунга-Чадир – с. Лунга	1985	1.81	1.59	0.93	0.79
5	р. В. Сальча – с. Мусаіт	1984	1.43	1.26	0.81	1.12
6	р.Когильник – с. Котовськ	1984	10.3	9.07	0.89	0.91
7	р.Когильник – с. Котовськ	1985	11.6	11.4	1.12	0.79
8	р. Ботна – с. Каушани	1984	9.43	7.42	0.72	0.86
9	р. Ботна – с. Каушани	1985	21.5	19.1	0.96	0.53

Аналіз показує, що обчислені гідрографи стоку за вегетаційний період в цілому відповідають ходу фактичних. Параметр для шести розрахованих гідрографів склав 0.53-0.79, а для трьох перевищив – 0.8 (табл. 1).

У другому варіанті для розрахунків гідрографів паводкового стоку води, стоку розчинених хімічних речовин і зважених наносів – використовувалися наземні дані, одержані за допомогою мережі плювіографів. На рис. 2 і 3 наведено приклади розрахованих і фактичних гідрографів.

Рис. 2 – Комплексний графік ходу паводкового стоку води і зважених наносів

р. Балцата – с. Балцата (12.06.67 р.)

Рис. 3 – Комплексний графік ходу паводкового стоку води і розчинених хімічних речовин р. Балцата – с. Балцата (12.06.67 р.)

Дані розрахунки виконані на основі обмеженої кількості інформації, тому вони можуть вважатися попередніми. Проте вони дозволяють зробити висновок, що застосування просторової моделі з використанням радіолокаційної інформації в основному прийнятне для обчислення гідрографів на маловивчених басейнах Північно-Західного Причорномор’я. Результати зіставлення отриманих гідрографів стоку розчинених хімічних речовин, зважених наносів і фактичних даних показують можливість застосування запропонованої просторової моделі розрахунку стоку розчинених речовин і зважених наносів з поверхні малих річкових водозборів Північно-Західного Причорномор’я.