Формирование и расчёт поверхностных вод аридной зоны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.27, кандидат географических наук Халиль Альрахман А.Х. Атва

• Халиль Альрахман А.Х. Атва
• кандидат географических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат географических наук Халиль Альрахман А.Х. Атва

ВВЕДЕНИЕ.

1 КРАТКАЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Географическое положение, рельеф и геологическое строение территории исследований.

1.2 Основные климатические характеристики.

1.3 Гидрографическая сеть.

1.4 Хозяйственная деятельность, связанная с водой.

2 ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ И ОЦЕНКА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

2.1 Гидрометеорологическая изученность региона.

2.2 Оценка статистических характеристик и параметров гидрометеорологических элементов.

3 АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ.

3.1 Особенности пространственно-временного распределения осадков аридной территории.

3.2 Оценка репрезентативности данных об осадках.

3.3 Определение средних и экстремальных осадков за гидрологический год.

4 ПОВЕРХНОСТНЫЙ СТОК ВОДЫ.

4.1 Особенности формирования поверхностного стока региона.

4.2 Определение стока воды.

5 ИСПАРЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование и расчёт поверхностных вод аридной зоны»

Ближний Восток является обширной территорией Азиатского континента. На этой территории расположено большое число государств, в частности — Турция, Сирия, Иордания, Саудовская Аравия, Йемен, Ирак и др. Основная часть региона занята полупустынями и пустынями. Лишь Турция имеет, в основном, горный рельеф. Поэтому её территория не рассматривается в данном исследовании, как и территория восточнее реки Евфрат. Основное внимание уделено горной системе, протянувшейся с севера на юг между Средиземным и Красным морями и Сирийской и Аравийской пустынями. Этот регион находится в аридной зоне субтропиков. Дефицит водных ресурсов составляет от 1200 до 2000 мм в год. Поэтому на этой территории всегда была проблема с водоснабжением. Но в последние десятилетия она особенно обострилась. Постоянно увеличивается спрос на воду в результате роста населения в городах и расширения орошаемых сельскохозяйственных площадей. Одновременно ухудшается качество воды за счёт сброса неочищенных вод промышленностью и сельскими хозяйствами.

Положение с водными ресурсами обостряется также в связи с тем, что распределение осадков по территории крайне неравномерно и плохо связано с районами максимального водопотребления. При этом рек с постоянным стоком на столь обширной территории — менее десяти. Более того, некоторые реки используются столь интенсивно, что вода не всегда доходит до устья, поскольку разбирается по пути на орошение. Слабо осуществляется контроль государственных служб за водозабором, особенно — подземных вод. Существование тысяч водозаборных скважин, вода из которых также используется для орошения, ведёт к сработке вековых запасов подземных вод. В результате снижаются уровни подземных вод, и уменьшается подземное питание существующих рек. Всё это искажает естественный водный режим водотоков в период их действия. Кроме того приводит к исчезновению части родников и водотоков.

С нехваткой воды связаны экономические, социальные и даже политические проблемы. Особенно остро эти проблемы существуют на трансграничных водотоках, таких, как реки Иордан, Евфрат и др. Поэтому актуальность исследуемой проблемы не может вызывать сомнения.

Интенсивное использование поверхностных и подземных вод сильно отражается на их естественном режиме, уменьшая не только поверхностный сток, но и снижая уровни подземных вод, прекращая существование родников, нередко являющихся единственным источником воды. При ограниченных водных ресурсах существует необходимость определения такого оптимального решения в использовании водных ресурсов, при котором интересы населённых пунктов, орошаемых земель, энергетики, промышленности учитывались бы в должной мере.

К сожалению, исследуемая территория в целом слабо изучена в гидрометеорологическом отношении, хотя имеется несколько пунктов (в столицах государств) с длительным периодом наблюдений за осадками, которые могут в известной мере служить опорными пунктами для использования методов географо-гидрологической аналогии. Поэтому данные об осадках явились базовой характеристикой для осуществления исследований стока воды.

Целью работы является разработка методов расчёта стока поверхностных вод, формирующихся в аридных условиях субтропиков при отсутствии постоянно действующих водотоков.

В задачу исследования входило: оценка статистических характеристик и гидрометеорологических параметров, используемых для исследований; исследование особенностей распределения осадков и испарения по 5 f территории, как основных факторов формирования стока воды;

- изучение особенностей формирования поверхностного стока исследуемой территории;

- разработка методов расчёта поверхностного стока воды при отсутствии данных наблюдений.

Методы исследований базируются на генетическом и вероятностно—статистическом анализе гидрометеорологических данных по исследуемой территории, использовании метода гидрологической аналогии и географической интерполяции. Для расчётов элементов водного баланса использовались разработанные в России методы, основанные на генетических подходах, системном и графо-аналитическом анализе.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые на единой методической основе построены карты максимальных и минимальных осадков, максимального стока;

- построены новые карты среднемноголетних осадков, стока воды и испарения;

- разработана методика расчёта поверхностного стока воды гидрологически неизученных водотоков аридной зоны, всегда имеющих период стока меньше года;

- предложен новый вид балансового уравнения для определения стока воды.

На защиту выносится новый комплексный методический подход к оценке водности аридных территорий, включающий комплект карт водного баланса за период дождей и способы оценки стока воды разработанные и построенные лично автором.

Заключение диссертации по теме «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия», Халиль Альрахман А.Х. Атва

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате произведённых исследований получены следующие результаты:

- Осуществлён анализ типов имеющихся на исследуемой территории водотоков и выделено три типа: а) вади — основной тип водотока, имеющий сток в течение сезона дождей и нескольких месяцев после его окончания, при общей продолжительности стока от 4—5 до 8—10 месяцев; б) суходолы — водотоки, имеющие сток в течение сезона дождей и существующие только за счёт поверхностного стока; в) реки, имеющие постоянный сток в течение года за счёт подземного питания.

Исследования базируются на данных о стоке вади.

- Определена зона питания водотоков и формирования сока воды.

- Построены карты осадков за многоводный, средний по водности и маловодный годы, соответствующие 5%-ной, 50%-ной и 95%-ной обеспеченностям.

- Построены карты стока воды за многоводный сезон, соответствующий 5%-ной обеспеченности, и за средний многолетний сезон дождей.

- Построена карта испарения за среднемноголетний период.

- Получены региональные зависимости стока от основных физико-географических факторов и предложены формулы по расчёту расходов воды неизученных водотоков.

- Предложен новый вид балансового уравнения для определения стока воды.

- Предложен комплексный методический подход к оценке водности аридных территорий, включающий карты, графики и формулы для расчёта стока воды неизученных в гидрологическом отношении водотоков, ежегодно прерывающих свой сток на длительный срок.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Халиль Альрахман А.Х. Атва, 2010 год

1. Etude Hydrologique et Hydrogeologique de la Sourse Figeh Text. I I Sugread EPEF.-Grenoble France, 1973.

2. Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли Текст.: монография / Преде, ред. кол.В.И. Корзун.-Л.: Гидрометеоиздат, 1974.-638 с.

3. Атлас мирового водного баланса Карты.: приложение к монографии «Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли.-Л.: Гидрометеоиздат, 1974.-65 карт

4. Россомахин, М.В. Зависимость стока от осадков в горно- рвнинных комплексах в аридных условиях САР Текст. / М.В. Россомахин, Исса Вахе // Сб. трудов Ленгидроводхоз.-Л., 1987.

5. Методические рекомендации по определению расчётных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений Текст. / ГГИ.-Нижний Новгород: Вектор-ТиС, 2007.-133 с

6. Методические рекомендации по определению расчётных гидрологических характеристик при недостаточности данных гидрометрических наблюдений Текст. / ГГИ СПб.: Росгидромет, 2007.-66 с.

7. Владимиров, A.M. Гидрологические расчёты Текст. /A.M. Владимиров-Л.: Гидрометеоиздат, 1990.-365 с.

8. Владимиров, A.M. Сборник задач и упражнений по гидрологическим работам Текст. /A.M. Владимиров, B.C. Дружинин.-СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.-208 с.

9. Рождественский, А.В. Оценка точности гидрологических расчётов Текст. / А.В. Рождественский, А.В. Ежов, А.В. Сахарюк.-Л.: Гидрометеоиздат, 1990.-276 с.

10. Определение основных расчётных гидрологических характеристик Текст.: СП 33-101-2003.-одобрен Госстроем России 26.12.2003: взамен СНиП 2.01.14—83.—М.: Гострой России, 2004.-72 с.

11. Методические указания управлениям гидрометслужбы № 89 Текст. Составление водных балансов речных бассейнов /Под ред. Т.С. Шмидта.-Л.: Гидрометиздат, 1974.-96 с.

12. Рекомендации по расчёту испарения с поверхности суши Текст.: Утв.ГУГМС 07.1974; Мин.Мелиорации и водн.хоз. СССР 07.1974; Мин. сельск. хоз. СССР 08.1974.—Л.: ГидрометиздатД976-96 с.

13. Алексеев, Г.А. Методы оценки случайных погрешностей гидрометеорологической информации Текст. / Г.А. Алексеев—Л.: Гидрометиздат, 1975.

14. Международное руководство по методам расчёта основных гидрологических характеристик Текст.—Л.: Гидрометеоиздат, 1984.-245 с.

15. Рекомендации по приведению рядов речного стока и их параметров к многолетнему периоду Текст.-Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-82 с.

16. Русин, И.Н. Влияние гор на формирование ливневых осадков Текст. / И.Н. Русин .-СПб.: Изд. РГГМУ, 2006.-59с.

17. Методические рекомендации по определению расчётных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрологических наблюдений Текст. / ГГИ-СПб.: Росгидромет, 2009.-193 с.

18. Сикан, А.В. Математическая модель речного стока в виде нестационарного случайного процесса Текст. / А.В. Сикан // Расчетные гидрологические характеристики: сб. науч. тр. (меж.ведомств.): Тр. ЛГМИ.-Л.-1991.—Вып.110.-С.44 51.

19. Сикан, А.В. Стохастическая модель многолетних колебаний стока и методика оценки её параметров Текст. / А.В. Сикан // Учёные записки.- СПб.: Изд. РГГМУ, 2008.-№ 8.-С.21 27.

20. Бабкин, В.И. Водный баланс сельскохозяйственных полей зоны бочарного земледелия в различных природных зонах Текст. / В.И. Бабкин и др // Тр. ГГИ-1990-Вып. 334.-C.3 20.

21. Водопотребление сельскохозяйственных культур Текст.: Доклады по ирригации и дренажу. Сер. ФАО- Рим, 1977.

22. Владимиров, A.M. Сток рек в маловодный период года Текст. / A.M. Владимиров.-/!.: Гидрометиздат, 1976.-295 с.

23. Соколов, Б .Л. Подземное питание горных рек Текст. / Б.Л. Соколов, В.О. Саркисян.-Л.: Гидрометиздат, 1981.-240 с.

24. Попов, О.В. Подземное питание рек Текст. / О-В. Попов.-Л.: Гидрометиздат, 1968.-290 с.

25. Методы изучения и расчёта водного баланса Текст. / ГГИ.-Л.: ГидрометиздатД981.-398 с.

26. Методы расчёта водных балансов Текст.: Международное руководство по исследованиям и практике / Под ред. А.А. Соколова и Т.Г. Чапмена.-Л.: Гидрометиздат, 1976.-120 с.

27. Thornthwaite, C.W. An approach toward a rational classification of climate Text. / C.W. Thornthwaite 11 Geogr. Rev.-1948.-Vol. 38, № 1.-P.85 -94.

28. Пенман, Х.Л. Растения и влага Текст. / Х.Л. Пенман.-Л.: Гидрометиздат, 1968.-162 с.

29. Зубенок, Л.И. Дефицит испарения в различных климатических условиях суши Текст. / Л.И. Зубенок // Тр. ГГО.-1973.-Вып. 307.-С.155 -164.

30. Mahyoub, А.А. Hydrometeological network Surdud area Text. / A.A. Mahyoub.-5ana4a: Ed. General Department of Hydrogeology, 1994.-60 p.

31. Edworthy, K.J. Report on environmental aspects of Water management in Nothern Yemen Text. / KJ. Edworthy-TS- HWC, UNDP, 1991.-143 c.

32. Northern region agricultural development project Text. Runoff assessment in areas with scarce flow measurements -Sana'a, 1993.-391 p.

33. Сикан, A.B. Методы статистической обработки гидрометеорологической информации Текст.: учебник / А.В. Сикан.-СПб., 2007 278 с.

34. Аль Мурейш Хаед Айдо Сайд Али. Водообеспечение в Республике Йемен: современное состояние и направление совершенствования Текст. / Аль Мурейш Хаед Айдо Сайд Али, Г.Т. Фрумен.-СПб.: Изд. РГГМУ, 2008.-31 с.

35. Акулов, В.В. Распределение годового слоя атмосферных осадков в горах Средней Азии Текст. / В.В. Акулов // Тр. Ташкентского ун-та.-1971.-Вып. 3—С.41 62.

36. Международное руководство по методам расчёта основных гидрологических характеристик Текст. / ГГИ.-Л., Гидрометиздат, 1984.

37. Константинов, А.Р. Испарение в природе Текст. / А.Р. Константинов.-/!.: Гидрометиздат, 1968.-530 с.

38. Рекомендации по расчёту испарения с поверхности суши Текст.: утв. Гл. управл. гидромет.службы при Совмине СССР 07.1974; Мин-вом мелиорации и водн. хоз-ва СССР 07.1974; Мин-вом сельс. хощ-ва СССР 08.1974.-Л.: Гидрометиздат, 1976.-96 с.

39. Воднобалансовые исследования на территории Казахстана Текст. // Тр. КазНИГИ-1973-Вып. 50.-С.20-48.

40. Farea, Y.A. Summary of land and water resourses studies in PDRY Text. / Y.A. Farea.-1988.-185 c.

41. Малинин, B.H. О взаимосвязи атмосферной и наземной ветвей гидрологического цикла Текст. / В.Н. Малинин //Тр. ГГИ-1985-Вып. 296-С.55-82.

42. Будыко, М.И. Определение испарения с поверхности суши Текст. / М.И. Будыко, Л.И. Зубенок // Изв. АН СССР. Сер. геогр.-1961.-№ 6.-С.15 -30.

43. Зубенок, Л.И. Мировые карты испаряемости Текст. / Л.И. Зубенок //Тр. ГГО-1965-Вып. 179.—С.144 —160.

44. Атлас теплового баланса земного шара Карты.-М.: Изд. Междунар.геофиз. ком-та, 1963.

45. Зубенок, Л.И. Испарение на континентах Текст. / Л.И. Зубенок.-Л.: Гидрометиздат, 1976.

46. Бабкин, В.И. Водный баланс речных бассейне Текст. / В.И. Бабкин, B.C. Вуглинский.-Л.: Гидрометиздат, 1982.-191 с.

47. Кузин, П.С. Географические закономерности гидрологического режима рек Текст. / П.С. Кузин, В.И. Бабкин.-Л.: Гидрометиздат, 1979199 с.

48. Львович, М.И. Вода и жизнь Текст. / М.И. Львович.-М.: Мысль, 1986.-255 с.

49. Составление водных балансов речных бассейнов Текст.: методические указания управлениям гидрометслужбы № 89.-Л.: Гидрометеоиздат, 1974-96 с.

50. Бабкин, В.И. Методы определения и интерполяции гидрометеорологических характеристик Текст. / В.И. Бабкин, О.А. Гусев, В.А. Новикова //Труды ГГИ.-1974.-Вып. 217.-С.175 -186.

51. Кузин, П.С. географические закономерности гидрологического режима рек Текст. / П.С. Кузин, В.И. Бабкин.-Л.: Гидрометиздат, 1979.-200 с.

52. Бабкин, В.И. Водные ресурсы земного шара на рубеже XX и XX! в.в Текст. / В.И. Бабкин, Т.Е. Григоркина и др. //Тр. VI Всесор. гидрол. съезда, секц.З, Ч.1.-М.: Изд. Метеоагенства Росгидромета.-С.И-19.

53. Будыко, М.И. Антропогенные изменения глобального климата Текст. / М.И. Будыко // Вестник АН СССР.-1982.-№ 5.-С.91 94.

54. Water in Crisis Text. // Oxford UN Press-1993 -№ 4.-473 p.

55. Measurement and estimation of evaporation and evaportation and evaportanspiration Text. / WMO.-Genevai: Texnical Note, 1966.-№ 83.

56. Бабкин, В.И. Взаимосвязь элементов водного баланса речных бассейнов Текст. / В.И. Бабкин//Тр. ГГИ 1979-Вып. 260.-С.26-38.

57. Буденовский, А.И. Испарения почвенной влаги Текст. / А.И. Буденовский.-М.: Наука, 1964.-243 с.

58. Вершинин, А.П. Изменение гидрометеорологических элементов под влиянием орошения Текст. / А.П. Вершинин // Тр. ГГИ- 1972-Вып. 167-С.28-36.

59. Вершинин, А.П. Методы изучения и расчета водного баланса Текст. /А.П. Вершинин и др.-Л.: Гидрометиздат, 1981.-397 с.

60. Вершинин, А.П. Влияние теплообмена с грунтом на показания водных испарителей Текст. / А.П. Вершинин, И .Л. Калюжный // Сб. работ ГГИ-Л., 1979.-№ 15.-С.87.

61. Вершинин, А.П. Систематические погрешности основных методов определения суммарного испарения Текст. / А.П. Вершинин, В.В. Виноградов, М.И. Новикова //Тр. ГГИ.- 1980-Вып. 268.-С.106-115.

62. Rhebergen, G.J. Agroclimatic characterization of the notheren governorates in Ymen Text. / G.J. Rhebergen, EJ. Van Waveren, O.A. Bafadel-Dhamer, 1990

63. Климаты зарубежной Азии Текст. / Под ред. А.Н. Лебедебва, И.Д. Копанева.-Л.: Гидрометиздат, 1975.-448 с.

64. Turner, A. Climat and groundwater levels in the Central Highlands Text. /А. Turner, M. Noman ; Dhamargovern-1988-Vol. 137.-150 p.

65. Saif, A.R.A. Population and Water in Republic of YemenText. / A.R.A. Saif, M.A Zabarah, A.A. Farah.-Sana4a, 1991.-128 p.

66. Heynert, K.V. Hyadrological networt: meteorological station Text. / K.V. Heynert.-Sanaxa, 1989.-115 p.

67. Рождественский, А.В. К вопросу о выборе формулы эмпирических обеспеченностей гидрологических характеристик Текст. / А.В. Рождественский, А.В. Сахарюк // Тр. ГГИ.-1981.-Вып. 282.-С.72 77.

68. Баскаков, В.К. Влияние неоднородности рельефа на территориальное распределение атмосферных осадков Текст. / В.К. Баскаков // Вопросы физической географии. Сер. геогр. науки.-1975.-Вып. 92.-№ 7.

69. Климаты Африки Текст. / Под ред. А.НЛебедева -Л.: Гидрометиздат, 1967.—488 с.

70. Рождественский, А.В. Статистические методы в гидрологии Текст. / А.В. Рождественский, А.И. Чеботарев.-Л.: Гидрометиздат, 1974.—424 с.

71. Шелутко, В.А. Численные методы в гидрологии Текст. / В.А. Шелутко.-Л.: Г идрометиздат, 1991.-239 с.

72. Практикум по гидрологии, гидрометрии и регулированию стока Текст. / Под ред. Очарова Е.Е.-М.: Агропромиздат, 1988.-223 с.

73. Владимиров, A.M. Учет многолетних измерений водности рек при оценке водных ресурсов Текст. / A.M. Владимиров, В.М. Сакович // Мат. итоговой сессии РГГМУ.-1998.-С.51-56.

74. Vladimirov, A.M. Climate and low flow Text. / A.M. Vladimirov // ECAL -98-Vienna, 1998.

75. Бабкин, В.И. и др. Водный баланс сельскохозяйственных полей зоны бочарного земледелия в различных природных зонах Текст. / В.И. Бабкин.-Тр. ГГИ-1990-Вып. 334.-C.3-20.

76. Смирнов, Н.П. Водный баланс атмосферы как гидрологическая задача Текст. / Н.П. Смирнов, В.Н. Малинин.-Л.: Изд. ЛГУ, 1988.-196 с.

77. Коваленко, В.В. Моделирование гидрологических процессов Текст. / В.В Коваленко, Н.В. Викторова, Е.В. Гайдукова-СПб.: Изд. РГГМУ, 2006.-558 с.

78. Владимиров, A.M. Оценка водного баланса аридных территорий Текст. / A.M. Владимиров, Х.А. Атва // Естественные и технеческие науки— 2009.-С.172-176.

79. Атва, Х.А. Речной сток аридной зоны субтропиков Текст. / Х.А. Атва // Ученые записки Рос.гос.гидромет.ун-та.-СПб.: Изд. РГГМУ, 2009—№ 11.-С.46-52.

80. Атва, Х.А.Распределение осадков по аридной территорий Ближнего Востока Текст. / Х.А. Атва // Докл. 111 конф. международ, полярного года, Санкт-Петербург, 12 13 нября 2008 г.-СПб.: Изд. РГГМУ, 2008.-С.129 - 130.