Гидросфера: Опасные процессы и явления (Jul 2024)
Обобщение опыта оценивания составляющих речного стока на основе ЕММА-моделирования
Abstract
Задачи установления и оценивания составляющих речного стока приобретают большую актуальность в связи с необходимостью развития углубленных представлений о механизмах стокоформирования. Их решение способствовало бы пониманию многих связанных вопросов, касающихся условий формирования химического состава речных вод, характера взаимодействия поверхностных и подземных вод, уточнения ресурсных оценок источников питания речного стока. Структура водных масс в речных бассейнах более разнообразна и не полностью отражена в классических классификациях источников питания по генезису, подземного питания рек, что вызывает необходимость их дополнения и детализации. Целью данной работы является обобщение накопленного российского опыта тестирования диагностических процедур ЕММА-моделирования в идентификации источников питания речного стока и их оценке по данным гидрологических измерений и гидрохимических съемок. Исследуемые объекты – экспериментальные водосборы малых и средних рек, которые располагаются в различных физико-географических условиях и имеют принципиальные различия в характере источников питания. Географический охват тестирования и адаптации модели включает водосборы, расположенные на территории Дальнего Востока, в криолитозоне, в Прибайкалье, в Восточно-Европейской части России, в Горном Крыму. Обсуждаемый подход диагностического моделирования стокоформирования на основе ЕММА включает интеграцию двух типов моделей: 1) физической модели смешения в виде системы балансовых уравнений для воды и трассеров и 2) проекционного метода главных компонент из класса формально-математических моделей. В работе систематизируются полученные ранее итоговые результаты ЕММА-моделирования: наборы химических трассеров, используемые при адаптации модели смешения по каждому водосбору, и выделенные типы речного стока. Наиболее часто свойства консервативности проявляют химические трассеры: минерализация воды (или удельная электропроводность), гидрокарбонат-ион, сульфат-ион. Меньшее число раз провляют консервативные свойства ионы кальция, магния, натрия, растворенного кремния. Высокие индикативные свойства в разделении подверхностного почвенно-склонового стока на компоненты стока с органогенных почвенных и минеральных горизонтов проявляет растворенный органический углерод. Выявленные разнообразные типы подповерхностного стока показывают эффективность диагностического ЕММА-моделирования при исследовании структуры речного стока, установления ее региональной специфики, обусловленной различными ландшафтным обстановкам в бассейнах. Продемонстрированные возможности оценки составляющих речного стока любой временной динамики (суточной, сезонной, паводковой) открывают перспективы углубленного понимания механизмов стокообразования.
