ИСТИНА

Апробированы схемы параметризации составляющих речного стока в характерных регионах страны для определения актуальной и потенциальной возможности нарушения гидрологической и гидробиологической безопасности этих регионов. В обобщающей монографии (Евстигнеев, Магрицкий, 2016) изложены закономерности формирования речного стока, его колебаний во времени и пространстве, задачи организации водоохранной деятельности и обеспечения гидроэкологической безопасности населения, социальных и производственных объектов. Схема параметризации характеристик водного режима использована с целью выявления предпосылок возникновения маловодий в бассейне Дона и особенностей минимального стока рек Черноморского побережья Кавказа. Предложенная ранее схема параметризации характеристик опасных ледовых явлений и процессов была апробирована на реках Арктической зоны России за современный период (1981 – 2010 гг.). Проанализирована временная и пространственная изменчивость характеристик, определяющих опасность ледовых явлений с построением соответствующих карт: повторяемость выхода воды на пойму в период весеннего ледохода (образования заторов), повторяемость лет, когда максимальный годовой уровень воды сопровождается ледовыми явлениями, максимальная толщина льда 1% вероятности превышения, продолжительность физической навигации (Agafonova et al., 2016). Установлены и обоснованы диапазоны изменения параметров качества воды (по всем используемым в настоящее время индексам), соответствующих большей или меньшей безопасности для населения и хозяйства, а также водных биоценозов (Алексеевский и др., 2016). Проверка эффективности использования полученной классификация проведена для тестовых объектов: рек и озер бассейна Норильского гидрологического района, замыкающие створы крупных рек Арктического бассейна, реки бассейна Кубани, бассейн водораздельного бьефа канала имени Москвы. Апробация предложенной единой шкалы параметризации качества воды наиболее применяемыми в России и за рубежом методами позволила оценить целесообразность использования каждого из них для водных объектов с разной интенсивностью и направленностью хозяйственной деятельности на их водосборах. Параметризация гидрохимических характеристик качества воды для особо охраняемых природных территорий (ООПТ) по результатам многолетних экспедиционных исследований водных объектов, расположенных на территории ГПБЗ «Керженский» и НП «Валдайский», подтверждает, что нормативы качества вод, установленные на общегосударственном уровне, зачастую не только не учитывают индивидуальных географо-климатических особенностей тех или иных водных объектов, но нередко оказываются не соответствующими состоянию этих водоемов (Ефимова, Повалишникова, Фролова и др., 2016). Специфика ландшафтных условий исследованных ООПТ обусловливает необходимость использования при параметризации не только «маркерных» и «критически важных» для оценки состояния водного объекта показателей, но и введения региональных ПДК и дальнейшей оценки чувствительности применяемых методов параметризации качества воды (Гречушникова и др., 2016; Ефимова и др., 2016; Efimova et al., 2016). С помощью биотического индекса (БИ) (Вудивис, 1977) и индекса загрязнения вод (ИЗВ) выполнена параметризация антропогенного воздействия на донные биоценозы малых рек Московской области при возрастании численности населения населенных пунктов. Для водохранилищ Московской области изучены гидрологические условия евтрофирования, на основе полученных результатов многовариантных диагностических и прогнозных расчётов изменчивости гидроэкологического состояния водоемов апробированы схемы параметризации для определения актуальной и потенциальной возможности нарушения гидрологической и гидробиологической безопасности (Гидрологический режим…, 2015). Дана оценка роли формы водохранилища при параметризации его экологического состояния в экстремальных гидрологических условиях (Пуклаков, Эдельштейн, Даценко, 2016). Морфология водохранилища определяет интенсивность внутреннего водообмена и перераспределение в ней внешней и внутренней нагрузки биогенными элементами. В качестве интегральных показателей самоочищающей способности пресных водоемов от загрязняющих воду органических веществ предлагается также использовать интенсивность эвазии и инвазии О2 и СО2 (Эдельштейн и др., 2016) путем имитационного моделирования состояния экосистем водоемов с использованием данных современных автоматических регистраторов. По данным гидрохимических материалов (1988 – 2007 гг.) оценены параметры кислородного режима рек России в природных и антропогенных условиях. При продвижении с юга на север возрастает амплитуда сезонных изменений кислорода и уменьшается среднегодовая концентрация кислорода (в процентах насыщения). Сведения об антропогенных изменениях получены путем сопоставления данных о содержании кислорода выше и ниже источников загрязнения в районе 92 населенных пунктов и крупных промышленных центров. Наиболее сильной антропогенной трансформации подвержены малые реки в крупных населенных пунктах (Гончаров и др., 2016а, 2016б). Параметризация техногенного потенциала регулирования местного речного стока (отношение суммарной величины полезного объема водохранилищ при НПУ к объему местного стока рек рассматриваемой территории за многоводные фазы водохозяйственного года) продемонстрирована по данным 267 водохранилищ объемом >10 млн. м3, находящихся на территории 51 субъекта Российской Федерации во всех её семи федеральных округах. Проведено ранжирование субъектов РФ по величине техногенного потенциала регулирования стока на территории каждого из них при оперативном использовании для этого полезного объема эксплуатируемых в России больших водохранилищ. Рассмотренные ранее (Чалов Р.С., 2015) схемы параметризации русловых процессов были использованы для оценки их опасных проявлений для больших и крупнейших рек страны. Их применение, например, на р. Обь позволило выделить 8 участков разной протяженности, отличающихся по условиям судоходства, необходимости выполнения и объему дноуглубительных работ для его обеспечения, дать оценку влияния на них других инженерных и водохозяйственных мероприятий, на Лене – 10 участков, на Вычегде–Северной Двине – 13. На примере ряда небольших рек бассейна Волги (Кудьма, Озерки) дана оценка трансформации параметров русловых процессов в результате хозяйственной деятельности (строительство глухих плотин, спрямление русла, распашка земель). На основе полученных результатов исследования выполнено научное обоснование районирования территорий, речных бассейнов, ранжирование участков рек и водохранилищ в зависимости от изменчивости составляющих речного стока. Шкала районирования территории по степени опасности затопления и потенциальных ущербов получена на основе двумерного гидродинамического моделирования характеристик водного потока - уровней воды, скоростей течения, продолжительности стояния воды. Проведено районирование по степени опасности наводнений заторного, стокового, нагонного происхождения на участках Северной Двины (в том числе ее устьевой области), Томи, Лены, Адыл-Су, Преголя и др. рек (Алексеевский и др., 2016; Agafonova et al., 2016; Frolova et al., 2016; Alexeevsky et al., 2016; Magritsky et al., 2016; Лебедева, 2016). Параметризация максимальных расходов воды, вызывающих критические подъемы уровня в реках Черноморского побережья, в текущем году дополнена классификацией и районированием рек (Алексеевский и др., 2016, Alexeevsky et al., 2016) по степени опасности наводнений с учетом повторяемости, генезиса и вызываемого ими ущерба. Выявлены закономерности изменения числа наводнений и их характеристик по территории побережья, в течение года и в многолетнем масштабе времени. Приведены количественные оценки опасности и зафиксированного ущерба для населения и хозяйства. Обобщены данные по опасным гидрологическим процессам в устьях крупнейших рек России. Это потребовало детального анализа многолетней изменчивости годового и сезонного стока воды, наносов, теплоты, уровенного режима, сбора информации по ущербам. Проведено сравнение устьевых областей рек и морских побережий европейской части России по набору и степени опасности гидрологических процессов. Выполнено районирование территории Российской Федерации по тенденциям многолетней изменчивости стока взвешенных наносов в конце XX-начале XXI в. Отмечается перестройка направленности изменения стока взвешенных наносов на многих реках РФ в начале XXI в. по сравнению с трендами второй половины XX в., а также их значительная пространственная контрастность под влиянием неоднородных изменений водного стока и хозяйственной деятельности. Максимальное увеличение стока наносов было характерно для рек Восточной Сибири (от 2-3 кратного на крупных реках до 10-кратного увеличения модуля стока наносов на малых реках), что связано с последствиями горнодобывающей деятельности и активизацией термоэрозии в условиях климатического повышения водности. Максимальное снижение стока наносов (в 3-4 раза) характерно для ряда южных регионов страны и объясняется уменьшением водности рек, консервацией сельскохозяйственных земель и влиянием водохранилищ. Для отдельных регионов проведено более детальное исследование условий формирования стока взвешенных наносов, изучена природная интенсивность природного развития эрозионных процессов. Так, например, выявлено, что условия формирования потенциального смыва почв в пределах Камчатского края относительно однородны для 26 эрозионных районов. Эта величина изменяется от <50 т/км2 на севере до >5000 т/км2 в вулканических районах. Проведена оценка коэффициента доставки наносов, характеризующих соответствие модулей потенциального смыва почв и стока взвешенных наносов. На основе литературного обзора, анализа результатов лабораторных исследований для основных групп рыб, встречающихся в реках России (лососевые, сиговые, сомовые, окуневые, карповые), предложена экологическая классификация воздействий поступления твердых частиц минерального происхождения на рыбное население. Определены 4 группы экологически значимых параметров (характеристик) речных наносов, проявляющихся на разных уровнях функционального воздействия. Рассмотрены методические основы получения прогностических оценок изменения эколого-геохимического состояния бассейна реки и дельты в условиях меняющегося климата в 21-м столетии и методики прогнозирования речных и дельтовых экосистем». Например, в бассейне Селенги к разработанным блокам относятся детерминированные модели формирования стока с полураспределенными параметрами, модель эрозионного потенциала RUSLE. Регрессионная модель стока и состава взвешенных наносов Selenga Statistica совместила характеристики частных водосборов и параметры стока взвешенных наносов (мутность, расходы взвешенных наносов, крупность и химический состав переносимого материала) и концентрации загрязняющих веществ. Для параметризации дельтовых экосистем разработана статистическая модель, основанная на функциональной зависимости аккумулирующей способности дельты от водности р. Селенги. Проведена адаптация инструментария прогнозных оценок для ряда речных бассейнов крупных рек (р. Селенги и р. Лены), а также малых рек (водосборы рек Сахалин и Камчатки), для которых выполнена настройка, калибровка и верификация ансамбля моделей параметризации эрозионных процессов, стока наносов и миграции загрязнителей. Схемы параметризации характеристик речного стока использованы для ранжирования территорий (регионов, бассейнов, участков рек и побережий, включая устьевые области рек) по природной опасности гидрологических явлений. На основе анализа синхронности наступления дат ледовых явлений и схожести процессов замерзания и вскрытия рек было проведено районирование Арктической зоны. Всего было выделено 8 районов, для которых определено значение характеристик, позволяющих оценить опасность ледового режима. В пределах модельных речных бассейнов (бассейн р. Енисей – р. Селенга; бассейны рек Камчатки; бассейны рек острова Сахалин) проведено районирование речной сети по токсикологической опасности и опасности, связанной с избыточным поступлением твердых частиц. Для параметризации этих изменений проведено дешифрирование нарушений в пределах пойменно-русловых комплексов в пределах 7 субъектов Дальневосточного федерального округа. На примере крупнейшей внутренней дельты мира – дельты р. Селенги - исследовалась параметризация эрозионно-аккумулятивных процессов в связи с особенностями прохождения разных интервалов расходов воды. Она предполагает определение для разных расходов воды характерных значений трансформации мутности воды, рассчитываемой в % от мутности воды единого русла реки (выше дельты). Для решения этой задачи использованы данные дистанционного зондирования Земли (спутниковая съемка Landsat 5 и Landsat 8, всего 82 космических снимка за период с 1989 по 2015 гг.), данные о расходе воды на гидрологическом посту у рзд. Мостовой. В периоды большей водности р. Селенги трансформация мутности воды по длине дельты составляла в среднем 12,5 % от общего стока взвешенных наносов, в то время как в маловодный период она снизилась до 4-5 %. Схемы параметризации характеристик речного стока использованы для ранжирования территорий (бассейнов, участков рек) по масштабам трансформации состояния рыбных сообществ в ряду событий «норма – кризис – бедствие - чрезвычайная ситуация - катастрофа». Гидрологические условия изменения гидробиологических и гидрохимических характеристик выявлены для р.Дон. Анализ проводился для двух групп организмов: фитопланктона и сеголетков рыб различных видов для Цимлянского водохранилища за 2002-2015 гг. Если до начала маловодного периода, в 2004-2006 гг. состояние экосистем р. Дон на исследуемом участке можно оценить как олиготрофное, то для периода маловодья оно соответствует эвтрофному состоянию. Несмотря на то, что уровень воды является не единственным фактором, влияющим на нерест, в условиях Цимлянского водохранилища можно говорить о его ключевой роли. Выделенные параметры переноса речных наносов проанализированы с точки зрения пространственного распространения основных групп рыб рек России и критических условий изменения рыбных сообществ. Выявлена широтная закономерность в составе ихтиоценозов и средней мутности рек, которая растет с севера на юг. В частности, наиболее чувствительны к замутнению воды лососевые и сиговые рыбы – типичные обитатели северных рек и озер. Напротив, карповые, сменяющие лососевых в более южных регионах, менее чувствительны к взвесям. Сопоставление в бассейне Селенги концентраций биодоступных металлов (Cu, Zn, Pb, Cd, As) во взвешенной и растворенной форме и мутности воды (средних за год) с распределением концентраций этих элементов в рыбах позволило провести количественную параметризацию состояния рыбных сообществ. Большая часть сообществ относится к состоянию «норма», которая отличается низкими концентрациями микроэлементов в рыбах и определяется отсутствием значимых техногенных изменений качества воды и наносов. Превышение от одного до трех ПДК металлов в воде соответствует состоянию «кризис», в условиях бассейна Селенги отмечающееся в районе г. Улан-Удэ и проявляющиеся в повышенном содержании ряда элементов в рыбах. Наиболее значимые воздействия на состояния сообществ («бедствие» - превышение ПДК в воде от одного до трех металлов; «чрезвычайная ситуация» - превышены ПДК более чем у трех металлов, а мутности – постоянное превышение допустимых для реофильных видов значений (25-35 мг/л)), характерны для малых рек (Туул, Хараа, Модонкуль), испытывающих влияние крупных индустриальных центров (Улан-Батор, Дархан, Закаменск) и разработок россыпных месторождений.