Региональная адаптация моделей круговорота воды

СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ............................................................ 4
ГЛАВА I. ВОДНЫЙ КОМПОНЕНТ В ПРОБЛЕМАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ
ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ............................................ 12
1.1. Геоэкологические проблемы окружающей природной среды 13
1.2. Круговорот в гео- и биосфере.............................17
1.3. Природные риски в хозяйственной деятельности.............23
1.4. Природные предпосылки возникновения ресурсных
и экологических проблем на юге Дальнего Востока............25
1.5. Круговорот воды как концептуальный базис рационализации природопользования.............................................39
1.6. Состояние гидроэкологических исследований
на юге Дальнего Востока.....................................42
ГЛАВА 2. СОВРЕМЕННЫЕ ВОДНОБАЛАНОСОВЫЕ
И ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ................................ 49
2.1. История развития моделирования........................... 49
2.2. Классификация моделей....................................51
2.3. Ресурсы моделирующих программ............................55
2.4. Современные тенденции в моделировании....................56
2.5. Интегрированные среды....................................58
2.6. Гидроэкологические модели.................................67
2.7. Гидрогеоэкологические модели..............................67
2.8. Гидрогеологические модели.................................72
2.9. Модель речного бассейна.................................. 75
2.10. Модель управления ливневым стоком........................83
2.11. Моделирующая система круговорота воды................... 98
ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ ВОДНОГО БАЛАНСА ЛАНДШАФТОВ..........................150
3.1. Структура входной информации.............................151
3.2. Характеристика почвенного покрова........................158
3.3. Расчет испарения и транспирации......................... 163
3.4. Впитывание воды в почву................................. 165
3.5. Имитация генезиса стока................................ 169
3.6. Расчет составляющих речного стока...................... 171
3.7. Склоновый сток......................................... 172
3.8. Русловой сток.......................................... 180
3.9. Структура выходной информации.......................... 181
ГЛАВА 4. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПЕРЕМЕННЫЕ МОДЕЛЕЙ........................ 190
4.1. Анализ исходных данных................................. 191
4.2. Снегонакопление и снеготаяние ..........................193
4.3. Пространственная интерполяция жидких атмосферных осадков . .195
4.4. Развитие представлений о структуре ПО...................198
4.5. Определение направления и скорости движения поля осадков ... .210
4.6. Движение полей осадков над югом Дальнего Востока........215
4.7. Реконструкция полей осадков над Южным Приморьем.........242
4.8. Пространственная интерполяция суточных и часовых
данных по температуре и влажности воздуха................259
4.9. Пространственная интерполяция климатических и микроклиматических характеристик территории..................261
4.10. Информационная система "Атмосферные осадки"........... 261
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ КРУГОВОРОТА ВОДЫ
И ПЕРЕНОСА ЗАГРЯЗНЕНИЙ..................................270
5.1. Основы применения ГИС...................................272
5.2. Модель управления ливневым стоком.......................293
5.3. Модель круговорота воды и веществ...................... 298
5.4. Модель водного баланса ландшафтов.......................320
5.5. Моделирующая система стока горной реки..................322
ГЛАВА 6. РЕГИОНАЛЬНОЕ ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ............................................336
6.1. Концепция региональной моделирующей системы.............336
6.2. Ландшафтно-гидрологический подход.......................346
6.3. Моделирование круговорота воды и веществ больших бассейнов . . 353
6.4. Региональные гидроэкологические модели..................364
ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................... 385
ПРИЛОЖЕНИЕ........................................................392
ЛИТЕРАТУРА........................................................396
РОССИЙСКАЯ
государственная
ЗИБЛЙОТЕКА
41
Однако нередко не принимается во внимание тот факт, что преобразование природы не могут быть осуществлены без последствий. Постановка вопроса о том, что преобразования допустимы только при условии полного отсутствия отрицательных явлений, означало бы фактически отказ от каких-либо преобразований.
В свете сказанного далеко не всегда бывают обоснованны мнения о том, что ‘‘трогать” (преобразовывать) природу нельзя, а если допускать преобразования, то без малейших издержек. Такой подход далек от жизненных реалий: преобразования огромны, хотим мы того или не хотим, их требует жизнь, а преобразования без каких-либо издержек не реалистичны. Издержки неизбежны, но задача науки и проектных работ заключается в том, чтобы они были минимальными, а эффективность планируемого мероприятия была бы наибольшей. На решение этих двух вопросов должно быть направлено внимание соответствующих отраслей науки и практики (Львович, 1986).
Проблемы, связанные с использованием и преобразованием водных ресурсов, принято называть водными или водохозяйственными. Они являются существенной частью общих проблем рационального природопользования. Как отмечают Л. М. Корытный и Л. А. Безруков (1990), многие проблемы рационального природопользования могли бы быть решены при системном и географическом подходе при постановке задач, научной подготовке информации, выборе решений конкретных хозяйственных проектов. Под системностью они понимают решение задач в рамках четырех равноправных аспектов: ресурсном, социально -экономическом, экологическом и техническом, в рамках единой системы природа - хозяйство - население. Гсографичность подразумевает учет конкретных региональных географических особенностей, применение специальных методов исследования, выявление прямых и опосредованных связей при воздействии на водные объекты и окружающую среду, а также увязку водных проблем с общими вопросами рационального природопользования. “Таким образом, необходим географический и системный (геосистемный) анализ водных проблем по отношению как к конкретному водохозяйственному проекту, так и к определенному региону” (там же, с. 5).
Круговорот воды служит механизмом, объединяющим все компоненты геосферы в единую систему. Количественная его характеристика - водный ба-
42
лапе - служит для учета пространственно-временно го распределения водных ресурсов, оценки влияния на них естественных и антропогенных факторов. С интенсивностью склонового стока связана эрозионная опасность территории, ее подверженность оползневым явлениям. Перенос тепла и влаги в системе атмосфера - растение - почва в связи с биофизическими процессами в растительном покрове служат конструктивной основой прогноза изменения продуктивности биогеоценозов как из-за естественных колебаний климата, так и антропогенных изменений. Продуктивность биогеценозов, в свою очередь, существенно влияет на условия обитания животного мира, поддержание естественного биоразнообразия. Широко известны случаи обратной связи, когда неравномерный выпас стока нарушает растительную защиту почв и приводит к интенсивной эрозии. Разрушение почвенного покрова ведет к росту паводочного стока, снижению испарения и устойчивого подземного стока. С круговоротом воды и его отдельными звеньями связана вся хозяйственная деятельность человека, в том числе все типы промышленного и сельскохозяйственного производства, урбанизация территории и др. (Львович, 1974; Воропаев, 1985).
Проблемы рационализации использования водных, земельных, лесных и биологических ресурсов тесно связаны с речным стоком, испарением, транспирацией, запасом воды в почве, переносом вода и веществ на поверхности в системе почва - растение - атмосфера, а также в зоне аэрации и подземных водах. Количественные данные о составляющих круговорота воды и водном балансе за короткие промежутки времени могут обеспечить региональные исследования необходимыми характеристиками, позволяющими оценить эффективность природоохранных мероприятий, экологическую безопасность эксплуатации природных ресурсов. Поэтому круговорот воды может рассматриваться как концептуальный базис регионального природопользования и охраны окружающей природной среды.
1.6. Состояние гидроэкологических исследований на юге Дальнего Востока
Изначально гидрологические и метеорологические исследования на юге Дальнего Востока были ориентированы на решение инженерно-технических, проектных задач и прогнозов в связи с освоением природноэкономического по-