Том 50, № 6 (2023)
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
Изменение элементов водного баланса в бассейнах крупнейших притоков Байкала в конце XX – начале XXI вв.
Аннотация
Выполнен анализ многолетней изменчивости водного баланса бассейнов 20 крупнейших притоков Байкала. Величины речного стока получены по фактическим данным периода с 1976 по 2019 г., а испарения, осадков и испаряемости – по данным реанализа ERA5-Land с 1976 по 2020 г. Получены данные об увеличении испаряемости с 1976 по 2020 г. на территории всех анализируемых водосборных бассейнов – от 0.39 до 0.62%/год. Умеренное или статистически незначимое уменьшение характерно для осадков (0.25 до 0.59%/год) и расходов воды, главным образом за счет сокращения летнего стока со скоростью 5.6%/10 лет. Возможная роль в указанных процессах изменений растительного покрова исследована путем определения параметра NDVI в 2019 г. по сравнению с 2002 г. по материалам космической съемки MOD13A3 и MYD13A3 спектрорадиометра MODIS спутникoв Terra и Aqua. Сделан вывод о важнейшей роли осадков в уменьшении максимального стока в бассейне оз. Байкал.
Структура поля температуры и течений озера Севан в современный период
Аннотация
Рассмотрены многолетние особенности вертикальной и горизонтальной структуры поля температуры воды в оз. Севан. Показано, что потепление климата привело к повышению температуры эпилимниона в Большом Севане в июле на 2.0‒3.0°С. В гиполимнионе увеличение температуры воды не превышало 1.1°С. Осенью (октябрь) эпилимнион потеплел на 1.2°С, тогда как температура гиполимниона в среднем многолетнем плане практически не изменилась. На основе полей температуры рассчитаны плотностные течения в летний и осенний периоды. В пределах всего озера выявлена преобладающая циклоническая циркуляция воды, подтверждаемая распределением хлорофилла по данным спутниковых снимков. В случае сильных горизонтальных градиентов плотности воды скорости течений могут достигать 50 см/с. На автономных буйковых станциях выявлен широкий диапазон колебаний температуры воды, обусловленный внутренними волнами разной природы. Реверсивное вертикальное перемешивание водной толщи внутренними волнами играет важную роль в распределении биогенных элементов и планктона в толще воды. Увеличение уровня воды на ~3 м, в отличие от его снижения к 1981 г. на 18.48 м, не привело к каким-либо существенным изменениями гидрологического режима озера.
Искусственное пополнение подземных вод республики Калмыкии: источники, проблемы и перспективы
Аннотация
Территория Республики Калмыкии расположена в северо-западной части Прикаспия и относится к числу маловодных регионов. Вопрос обеспечения водными ресурсами здесь чрезвычайно актуален. Важную роль играют подземные воды – основной и часто единственный источник питьевого водоснабжения. Однако их использование ограничено из-за низкого природного качества. Одним из способов увеличения эксплуатационных запасов подземных вод может стать их искусственное пополнение. РосНИИВХ в период 2020–2021 гг. изучена возможность пополнения водных ресурсов подземных водных объектов республики Калмыкии за счет аккумуляции поверхностного стока. По результатам работ сделан вывод о том, что искусственное пополнение подземных вод на территории Республики Калмыкии нецелесообразна, так как даже в годы 50%-й обеспеченности объема поверхностного стока будет недостаточно для распреснения подземных вод в течение года до требуемых нормативов (минерализация ≤1.0 г/дм3). Создание постоянной линзы пресных вод (наличие которой особенно важно в маловодные годы) в водоносном горизонте на участке инфильтрационный бассейн – водозаборная скважина невозможно, поскольку ежегодно будет происходить ее полная сработка.
Сопоставление компонентов стока, водного баланса и параметров концептуальных моделей HBV и GR4J на примере рек бассейна Верхней Уссури (юг Приморского края)
Аннотация
Выполнен анализ эффективности моделирования стока, значений параметров, динамики расчетных компонентов стока в двух гидрологических концептуальных моделях GR4J и HBV для 17-ти водосборов рек бассейна верхней Уссури (Приморский край, Россия) площадью от 138 до 24 400 км2. Обе модели демонстрируют увеличение оценок эффективности моделирования NSE с увеличением площади водосборов до 1–2 тыс. км2, далее происходит их стабилизация в интервале 0.75–0.85 за период калибровки и 0.70–0.80 за период верификации. При этом оценки, полученные для модели HBV, на 5–10% выше, чем для модели GR4J. На основе анализа измеренных и рассчитанных годовых максимумов стока за теплый период можно сделать вывод, что модель GR4J в среднем на 5–6% эффективнее рассчитывает максимальные значения расходов дождевых паводков, чем HBV. При этом полученные значения относительной ошибки BIAS свидетельствует о более точном воспроизведении среднегодового стока моделью HBV. Основные отличия, определяющие эффективность моделирования в районе исследования, следующие: схема задания градиента осадков при разбивке водосборов на высотные пояса, особенности расчета модельного испарения, метод расчета оттока из концептуальных стокоформирующих емкостей в моделях GR4J и HBV.
Наводнения в устьевой области Вислы и их влияние на изменения гидрографической сети дельты
Аннотация
Дана общая географическая характеристика бассейна Вислы и ее устьевой области, приведены краткие сведения о современном гидрологическом режиме устья реки. Подробно рассмотрена история наводнений в дельте Вислы и их исследований, а также эволюция дельты и динамика ее гидрографической сети.
Оценка опасных проявлений горизонтальных русловых деформаций на реках Обь-Иртышского бассейна
Аннотация
Размывы берегов – опасное проявление русловых процессов, которые широко распространены на реках Обь-Иртышского бассейна и несут как реальную, так и потенциальную угрозы. Наиболее распространенная форма переформирования русла на реках бассейна – развитие излучин русла, излучин рукавов раздвоенного русла и излучин рукавов пойменно-русловых разветвлений, а также рукавов русловых (островных) разветвлений за счет размыва берегов, что приводит к направленному изменению их морфологических параметров. Устойчивость русла – важнейшая характеристика при оценке опасности русловых процессов. Крупнейшие реки бассейна (Обь и Иртыш) характеризуются относительно устойчивым руслом, соответствующим умеренной опасности. Средние и большие реки, опасность русловых процессов на которых оценивалась баллами, имеют относительно невысокую степень (преимущественно 1–2 балла), увеличиваясь вниз по течению и достигая 3 баллов в низовьях крупных рек (Томь и Чулым). В целом для рек Обь-Иртышского бассейна интенсивность размыва берегов, соответственно – и степень опасности горизонтальных русловых деформаций, снижаются в направлении к С и к Обь-Иртышскому междуречью. Полученные результаты можно использовать для безопасного использования водных путей и приречных пространств, а также эффективно управлять опасными проявлениями русловых процессов.
ГИДРОХИМИЯ, ГИДРОБИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Факторы деградации, трансформации и распределения лекарственных веществ в системе “вода–донные отложения”
Аннотация
Приведен обзор англоязычных научных статей по вопросам естественной деградации и трансформации лекарственных веществ в водной среде под воздействием различных факторов. Приведены наиболее распространенные и часто встречаемые лекарства в воде. Показано, что основным источником загрязнения являются недостаточно очищенные коммунально-бытовые сточные воды. Среди факторов, влияющих на поведение веществ в среде, выделено разбавление или концентрирования за счет изменения гидрологического режима или условий использования лекарств; рН водной среды, ветро-волновое взмучивание, фотодеградация, биоаккумулирование и пр. На основе анализа зарубежных исследований лекарственного загрязнения сделаны выводы о перспективах развития этих направлений для использования в российских исследованиях.
Характеристика нефтепродуктов в донных отложениях оз. Пясино методом ГХ/МС
Аннотация
Обычно применяемые интегральные методы определения нефтепродуктов, такие как гравиметрический, ИК-фотометрический, флуоресцентный, не учитывают природу определяемых соединений и вклад биогенных углеводородов, для суждения о которых необходим более детальный анализ, который можно осуществить методом ГХ/МС. Для нефтепродуктов в донных отложениях оз. Пясино характерно наличие н-алканов со значительным преобладанием н-алкана С17 и небольшим преобладанием н-С12, н-С14, н-С16 и н-С18, свидетельствующими о вкладе микроорганизмов и водорослей, а также с преобладанием С23, С25, С27, С29, С31, обусловленным вкладом наземных высших растений. На хроматограмме имеются два максимума неразделенных соединений в областях С10–С21 и С22–С33. Нефтепродукты в них представляют собой смесь алканов, циклоалканов с 1–4 кольцами в конденсированной системе и ароматических и нафтено-ароматических углеводородов с 1–3 бензольными и 1–2 насыщенными кольцами в конденсированной системе, с алкильными заместителями, содержащими 0–12 (преимущественно 2–8) атомов С.
Расчет индекса качества воды и его использование для оценки качества воды озера Севан
Аннотация
Приведен пример выбора и реализации метода оценки качества воды для крупного высокогорного озера с многолетним нестабильным уровневым режимом и переменной морфометрией (искусственное понижение уровня на 19 м и последующий подъем на 4 м и более). Выбор методологии для оценки качества воды такого водоема требует нестандартных решений. Для этого использована современная модификация метода экспертной панели Дельфи. Метод обеспечивает количественную оценку качества воды по отношению к исходному/желательному состоянию, к которому стремятся менеджеры для достижения и поддержания качества воды. Индекс качества воды оз. Севан SWQI основан на семи приоритетных показателях с учетом веса каждого из них. Многолетняя динамика индекса подтвердила управленческое воздействие повышения уровня озера на качество воды: “плохое” качество воды (минимальное значение SWQI = 20) классифицировано в годы наименьшего (1976–1990 гг.), a “хорошее” (максимальное значение SWQI = 69) – наибольшего (2016–2020 гг.) уровня (коэффициент корреляции – 0.82). Среди преимуществ использованной модели SWQI можно отметить относительно небольшую зависимость индекса от наличия базы данных и возможность по результатам оценки сбалансировать экологические и социально-экономические интересы. Общий подход к модели SWQI может быть использован для оценки качества воды подобных озер по всему миру.
Содержание микропластика в донных осадках озер особо охраняемых природных территорий на примере Кижских шхер ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА и Водлозеро
Аннотация
Определено содержание микропластика в донных осадках водных объектов особо охраняемых природных территорий – Водлозерского национального парка (оз. Водлозеро) и Музея-заповедника “Кижи” (Кижские шхеры Онежского озера). Пробы были отобраны на четырех станциях, расположенных в Кижских шхерах Онежского озера и пяти станциях на оз. Водлозеро. Экстракция микропластика (≥200 мкм) из проб проводилась путем плотностного разделения. Идентификация частиц проводилась при помощи бинокулярного микроскопа. Для случайной выборки частиц проведен анализ химического состава с помощью микро-Фурье-спектрометрии. Во всех пробах обнаружен микропластик. В Кижских шхерах среднее содержание частиц составило 3413 ± 1965 шт/кг сухого веса осадка, что несколько выше, чем ранее было определено для Петрозаводской губы и открытой части Онежского озера. По данным химического анализа, на синтетические полимеры приходится 55% частиц, 21% – представлены модифицированной целлюлозой, 24% – частицы природного происхождения. Максимальное содержание микропластика обнаружено рядом с главным пассажирским причалом музея-заповедника “Кижи”. Среднее содержание частиц в донных осадках оз. Водлозеро было ниже, чем в Кижских шхерах, и составило 1506 ± 845 шт/кг, из которых 81% – синтетические полимеры, 9% – модифицированная целлюлоза, 10% – полимеры природного происхождения. Меньшее содержание частиц антропогенного происхождения в оз. Водлозеро по сравнению с Кижскими шхерами согласуется с показателями посещаемости этих природных территорий туристами.
Химический и микробиологический состав донных отложений реки Томь (Юргинский район, Западная Сибирь)
Аннотация
Приведены результаты химического и микробиологического анализа состава донных осадков р. Томи в районе г. Юрги Кемеровской области. Во всех пробах донных осадков идентифицированы органические соединения смешанного, биогенного и антропогенного происхождения с преобладанием последних. Глинистые и илистые донные осадки характеризуются повышенным содержанием беззольного вещества, тяжелых металлов, практически всех классов идентифицированных углеводородов, за исключением кислородсодержащих и алициклических соединений. Донные осадки песчаного состава содержат минимальные концентрации органических загрязнителей, доли углеводородов разного происхождения в них сопоставимы. Микробиологический анализ показал, что в донных осадках, сложенных глинами и илистым песком, преобладали углеводородокисляющие бактерии.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОД СУШИ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ
Изменения глобального водообмена по результатам исторических экспериментов на климатических моделях проекта CMIP-6
Аннотация
Проанализированы полученные в результате “исторических” экспериментов на нескольких десятках (от 34 до 41) климатических моделей проекта CMIP-6 многолетние, длиной до 165 лет, ряды глобально осредненных величин основных составляющих водообмена. Исследуются вариации испарения с поверхности океана, осадков над океаном, эффективного испарения с океана (суммарного горизонтального влагопереноса в атмосфере с океана на сушу), суммарного модельного речного стока с материков. Показано, что модельные осадки над океаном эффективно отфильтровывают монотонный положительный тренд в испарении с океана и, следовательно, оказывают стационаризирующее воздействие на всю цепь глобального водообмена, в том числе на многолетние изменения глобального речного стока.