Материал: Дослідження впливу змін клімату на водні ресурси межиріччя Дунай-Дністер

Дослідження впливу змін клімату на водні ресурси межиріччя Дунай-Дністер

Зміст

Вступ

. Фізико-географічна характеристика Північно-Західного Причорномор’я

.1 Географічне положення та рельєф

.2 Кліматичні умови

.3 Ґрунти та рослинний покрив

.4 Гідрогеологічна характеристика

.5 Водний режим

. Зміна кліматичних чинників формування стоку у сучасності

.1 Основні тенденції змін кліматичних чинників у межиріччі Дунай-Дністер

. Оцінка водних ресурсів межиріччя Дунай-Дністер за даними спостережень

.1 Закономірності багаторічних змін річного стоку

.2 Максимальний стік

.3 Мінімальний стік

. Оцінка якості води за гідрохімічними показниками

Висновки

Література

Додаток А

межиріччя клімат вода гідрохімічний

Вступ

Робота присвячена дослідженню впливу змін клімату на водні ресурси межиріччя Дунай-Дністер.

Актуальність роботи обумовлена погіршенням екологічного стану річок Північно - Західного Причорномор’я, внаслідок змін глобального та регіонального клімату [10].

У роботі використані дані метеорологічних станцій Ізмаїл (1946-2012 рр.) та Сарата (1959-2012 рр.) та дані по стоку р. Когільник - смт. Котовськ (1961-2004 рр.).

Основними методами дослідження є методи математичної статистики. Аналіз мінливості коливань гідрометеорологічних характеристик виконаний на основі різницевих інтегральних кривих.

Метою дослідження є визначення змін кліматичних чинників формування стоку та характеристик стоку річок.

У першому розділі надається фізико-географічна характеристика території. У другому розділі ми проаналізували тенденції змін метеорологічних чинників. У третьому розділі наведений аналіз змін річного, максимального та мінімального стоку. У четвертому розділі приведений попередній аналіз даних гідрохімічного складу вод.

1. Фізико-географічна характеристика Північно-Західного Причорномор’я

.1 Географічне положення та рельєф

Північно-Західне Причорномор’я розташоване в південній частині України між річками Дунай та Дніпро. Географічне положення визначається координатами його крайніх точок, тобто розміщенням між 45° та 48,5° північної широти і між 28° та 32,5° східної довготи. Територія є витягнутою вздовж Чорного моря. З точки зору адміністративного поділу, в межах Північно-Західного Причорномор’я розташовані Одеська та Миколаївська області.

Важливим елементом рельєфу є Причорноморська низовина, абсолютні відмітки якої не перевищують 120-150 м і поступово зменшуються до 50-0 м. Вона складається з переважно молодих морських відкладень і відрізняється від інших рівнин плоскою поверхнею і дуже незначним ухилом у бік Чорного моря. Береги річок порізані балками та ярами, вододіли плоскі [8].

.2 Кліматичні умови

Територія Північно-Західного Причорномор’я належить Північній кліматичній та Південній кліматичній областям. Північна кліматична область відповідає зоні лісостепу, а південна - територіально співпадає зі степовою зоною. Переважає антициклональний тип погоди, клімат помірно-континентальний, теплий з тривалим літом і нестійкою зимою. Вирішальний вплив у формуванні клімату надає радіаційний фактор, роль якого в холодний період року послаблюється адвекцією повітряних мас.

1.3 Ґрунти та рослинний покрив

З точки зору фізико-географічного (природного) районування [3] більша частина розглядуваної території входить до складу степової природної зони України, а північно-західна та північна частини - до лісостепової зони. Степова зона розділяється на дві зони: Північний степ та Південний степ. У відповідності із природною зональністю формується просторовий розподіл ґрунтів та рослинності.

.4 Гідрогеологічна характеристика

Гідрогеологічні умови Причорноморської западини, незважаючи на порівняно просту її будову, досить складні, що пояснюється великою різноманітністю та мінливістю літологічного складу її осадових утворень. Невитриманість відкладів у розрізі та часте чергування водовмісних і водонепроникних порід обумовили утворення великої кількості ізольованих водоносних горизонтів. Для підземних вод басейну характерна також мінливість мінералізації вод і широкий розвиток солонуватих та солоних вод [7].

Підземні води на більшій частині території знаходяться в нижньочетвертинних еолово-делювіальних відкладеннях, до яких входять суглинки лесові, леси, супіски. Глибина залягання підземних вод складає до 10 м, в долинах річок - до 20 м [2]. За хімічним складом підземні води в основному хлоридно-гідрокарбонатні натрієві та гідрокарбонатно-хлоридні натрієві, зустрічається також гідрокарбонатні натрієві й сульфатно-хлоридні та хлоридно-сульфатні натрієві, натрієво-кальцієві [7].

1.5 Водний режим

З точки зору гідрологічного районування, територія Північно-Західного Причорномор'я відноситься до гідрологічної зоні недостатньою водності (рис.1.1).

Рисунок 1.1 - Карта-схема водності [1]

Гідрографічна мережа включає в себе великі річки (рр. Дунай, Дністер, Південний Буг), середні (рр. Кодима, Савранка, Куяльник, Тілігул, Когільник, Інгул та інші). Тільки на території Одеської області знаходиться 1135 малих річок і струмків, 15 лиманів, 68 водосховищ, 45 озер [6, 7].

Річки північно-західній частини Причорномор'я характеризуються широкими долинами, невеликим падінням русел і плавною течією. Велика кількість річок пересихає. Густота річкової мережі не перевищує 0,10-0,20 км/ км². Виняток становить Дунай-Дністровське межиріччя, де густота річкової мережі зростає до 0,30-0,50 км/км².

Характер водного режиму річок - Східноєвропейський [5], з короткочасним весняним водопіллям, яке проходить у лютому-березні та дощовими паводками влітку.

Гідрологічна вивченість території недостатня через те, що основна частина пунктів спостережень за стоком зосереджена на великих і середніх річках.

Обмежені водні ресурси Північно-Західного Причорномор'я і значна нерівномірність внутрішньорічного розподілу стоку зумовлюють необхідність проведення різного роду водогосподарських заходів, до числа яких належить регулювання стоку ставками і водоймищами, забори води на зрошення як з місцевих водних ресурсів, так і з річок-донорів.

Загальне число водосховищ наближається до 100 [4]. Значна кількість ставків не мають технічної документації, більш 50% з них функціонують без скидних споруд, в результаті чого відбуваються прориви земляних гребель.

У минулому сторіччі на території Північно-Західного Причорномор'я діяли Дунай-Дністровська, Нижньо-Дністровська, Явкинський, Ялпугська, Татарбунарська зрошувальні системи, по каналам яких перекидався стік з великих річок (рр. Дунай, Дністер, Дніпро) у райони з нестачею води.

2. Зміна кліматичних чинників формування стоку у сучасності

Річки є продуктом клімату за відомим висловленням кліматолога Воєйкова. Зв’язок стоку з кліматичними чинниками витікає з рівняння водного балансу замкненого водозбору за багаторічний період [8]

, (2.1)

де ,,  - річні норми опадів, випаровування з поверхні суші та стоку, відповідно.

Оцінка норми річного стоку на основі водного балансу виконується за наступним рівнянням.

. (2.2)

Норма річних опадів та випаровування з поверхні суші є кліматичними чинниками формування річного стоку, які підкорюються законам широтної та вертикальної зональності. Оскільки норма річного стоку залежить від кліматичних чинників, то її просторовий розподіл також змінюється по широті місцевості або з висотою, якщо мова йде про гірські райони.

Значення величини випаровування з поверхні суші залежать від теплоенергетичних ресурсів клімату та зволоження ґрунтів [11]. У свою чергу теплоенергетичні ресурси клімату визначаються припливом сонячної радіації, яка впливає на термічний режим. Дуже часто температури повітря розглядаються як характеристика теплоенергетичних ресурсів [12]. У північній півкулі випаровування з поверхні суші збільшується у напрямі з півночі на південь. Але якщо на півночі випаровування з поверхні суші обмежене теплоенергетичними ресурсами, то на півдні ця величина обмежується ресурсами зволоження ґрунтів. У напіваридних та аридних зонах величина може зменшуватися у напряму до півдня через нестачу вологи у ґрунтах.

У загальному випадку температури повітря та опади розглядаються як головні характеристики клімату.

.1 Основні тенденції змін кліматичних чинників у межиріччі Дунай-Дністер

Установлено, що середня кількість річних опадів за період 1989-2012 рр. на станції Ізмаїл зменшилась на 1,9% по відношенню до попереднього періоду спостережень ( 1946-1988 рр.) , в той же час зросла середньорічна температура повітря на 0,9°С. Середня кількість опадів на станції Сарата за період 1989-2012 рр. зменшилась на 1,7% в порівнянні з попереднім періодом спостережень (1959-1988 рр.), а середньорічна температура повітря зросла на 0,8°С.

В зимовий сезон на станції Ізмаїл зросли середньомісячні температури січня та лютого на 1,6-2,5°С (в межах від’ємних значень). У весняний сезон основне збільшення температур повітря припадало на березень (1,9°С). В літні місяці (VII-VIII) середньомісячна температура повітря збільшилася на 1,4-1,9°С. Аналіз середньомісячних температур на станції Сарата показав, що температури січня та лютого зросли на 1,9°С. У весняний сезон збільшення температур припало на березень (1,7°С). Влітку середньомісячна температура повітря збільшилась на 2°С.

Отримані В.В. Гребінем матеріали були підтверджені дослідженнями, виконаними в ОДЕКУ для м/ст. Ізмаїл. На розглянутих метеорологічних станціях межиріччя Дунай-Дністер установлена тенденція до зростання температур повітря за рік (рис. 2.1). Причому з 1989 р. зростає кількість випадків перевищення значеннями температур повітря їх середнього квадратичного відхилення. Так само зростають температури холодного (з листопада по березень, XI-III) та теплого (з квітня по жовтень, IV-X) періодів (рис. 2.2, рис. 2.3).

Рисунок 2.1 - Хронологічний хід річної температури повітря за даними м/ст. Ізмаїл (---- середнє багаторічне значення, --- лінія тренда, --- середньоквадратичне відхилення).

Рисунок 2.2 - Хронологічний хід температури повітря холодного періоду (XI-III) за даними м/ст. Ізмаїл (---- середнє багаторічне значення, -- лінія тренда, -- середньоквадратичне відхилення).

Рисунок 2.3 - Хронологічний хід температури повітря теплого періоду (IV-X) за даними м/ст. Ізмаїл (---- середнє багаторічне значення, --- лінія тренда, ---середньоквадратичне відхилення).

Для м/ст. Сарата також була виявлена тенденція до зростання температур повітря за рік (рис. А.1), а з 1989 р. зростає кількість випадків перевищення значеннями температур повітря їх середнього квадратичного відхилення. Так само зростають температури холодного (з листопада по березень, XI-III) та теплого (з квітня по жовтень, IV-X) періодів (рис. А.2, рис. А.3).

У хронологічному ході річних сум опадів на станції Ізмаїл (рис. 2.4) тенденцію до їх зміни не виявлено. При цьому опади холодного (рис. 2.5) та теплого (рис. 2.6) періоду також залишаються незмінними у часі. Аналогічна ситуація спостерігається і на станції Сарата (рис. А.4-А.6).

Рисунок 2.5 - Хронологічний хід сум опадів холодного періоду (ХІ-ІІІ), за даними м/ст. Ізмаїл (---- середнє багаторічне значення, -- лінія тренда).

Рисунок 2.6 - Хронологічний хід сум опадів теплого періоду (IV-X),за даними м/ст. Ізмаїл (---- середнє багаторічне значення, -- лінія тренда).

3. Оцінка водних ресурсів межиріччя Дунай-Дністер за даними спостережень

.1 Закономірності багаторічних змін річного стоку

Річка Когильник бере початок в Кодрах. Протікає на території Молдови та України. Впадає в озеро Сасик (басейн Чорного моря). Довжина складає 243 км (в межах України - 120 км), площа водозбірного басейну 3910 кмІ. Похил річки 0,94 м/км. Використовується для зрошення. У спекотні роки через малу кількість опадів пересихає.

Гідрологічні спостереження за стоком та рівнями води ведуться у створі смт. Котовськ. Пост був відкритий у 1957 р. і є діючим. Основні морфометричні та гідрографічні характеристики наведені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1 - Морфометричні та гідрографічні характеристики

Річний стік є інтегральною характеристикою водних ресурсів. Оцінки середніх багаторічних величин річного стоку, виконані за даними спостережень на річці Когільник у створі смт. Котовськ показали, що характеристики стоку зменшилися при порівнянні їх до та після 1989 р.

Статистичні характеристики річного стоку визначаються із похибками, які не перевищують допустимі (табл.3.2). Тривалість спостережень у створі р. Когільник - смт. Котовськ складає 43 роки. Середня квадратична відносна похибка визначення величини  становить 7,8% , у той час як допустима похибка визначення середньої величини складає 10% для гідрологічної зони недостатнього зволоження [14]. Точність визначення коефіцієнтів варіації та асиметрії є задовільною при розгляді всього періоду спостережень, проте після 1989 р., середня квадратична похибка визначення величини Сv виходить за межі допустимих значень.

Таблиця 3.2 - Оцінки статистичних параметрів річного стоку, визначені за даними рядів спостережень, р. Когільник