Обухов Евгений
д. э.н., к. т.н., профессор
Государственный экологический университет
г. Одесса, Украина
О ВЛИЯНИИ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА
НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ БЕЗЛЕДОСТАВНОГО ПЕРИОДА
НА КАХОВСКОМ ВОДОХРАНИЛИЩЕ
Создание водохранилищ приводит к изменению климата на прилегающей к ним территории: изменению температуры воздуха и воды, увеличению влажности воздуха и количества осадков, изменению скорости и направления ветра, резкому увеличению потерь воды на испарение.
В то же время в последние десятилетия происходит также изменение глобального климата на Земле с повышением средней температуры воздуха на планете и возрастанием испарения влаги. За данными [1] с поверхности морей и океанов ежегодно испаряется 505 тыс. км3 воды, а с поверхности суши-
72 тыс. км3. Потери воды на испарение с поверхности водоемов и прудов Украины увеличились с 5,2 млрд м3 в 1981 г. до 6,6 млрд м3 в 2005 г. [2]. Среднегодовые потери воды на испарение с водохранилищ Днепровского каскада составляют более 5 км3.
Все это говорит о том, что испарение с водной поверхности водохранилищ является важной расходной составляющей их водных балансов и широко используется для оптимизации эксплуатации водохранилищ и обеспечения рационального использования водных ресурсов.
Целью данной работы является анализ реальной продолжительности безледоставного периода на Каховском водохранилище и рекомендация, которую следует применять при расчетах испарения с его водной поверхности.
Основными материалами исследования являются систематизированная гидрометеорологическая информация с Каховской гидрометеорологической обсерватории за период эксплуатации Каховского водохранилища, а также результаты исследований за прошлые годы [3-6].
Каховское водохранилище – шестое в Днепровском каскаде. Среднемноголетний сток Днепра в створе водохранилища – 52,2 км3. Полная и полезная емкость водохранилища – 18,2 и 6,8 км3. Площадь зеркала водохранилища при нормальном подпертом уровне – 2155 км2, длина его 230 км, максимальная и средняя глубина – 36 и 8,4 м. Напоры: максимальный статичный – 16,5 м, расчетный – 15 м, минимальный – 8,9 м.
Максимальный годовой слой испарения с Каховского водохранилища составляет 1403 мм с максимумом в августе – 275 мм. Среднемноголетний слой испарения с водохранилища составляет 842 мм, а минимальный – 410 мм.
Среднемноголетняя температура воздуха за принятый безледоставный период на Каховском водохранилище составляет 14,7 °С, абсолютная влажность – 11,8 гПа (в июле), основное направление ветра – северное, среднемноголетняя температура поверхностного слоя воды – 16,3 °С. Наибольшая температура воды на Каховском водохранилище наблюдается в июле месяце [3], за последнее двадцатилетие – +29 °С (в августе), а наименьшая – в декабре, январе и феврале – 0,1 °С [5]. По каскаду водохранилищ на Днепре наблюдается постоянное повышение средней за безледоставный период температуры воды [3, 6]. Средняя продолжительность безледоставного периода для Каховского водохранилища постепенно увеличивается и принимается 309 суток, но отмечены случаи круглогодичного безледоставного периода.
В работе рассмотрим изменения метеоэлементов более подробно для акватории Каховского водохранилища за время его эксплуатации, выделяя пограничные с безледоставным периодом месяцы: ноябрь, декабрь, январь, февраль.
Авторы работы после обобщения показателей испарения с водной поверхности Каховского водохранилища за период его эксплуатации (1956 – 2012 гг.) привели в табл. 1 рассчитанное рекомендуемое внутригодовое распределение испарения с его акватории за 12 месяцев.
Таблица 1 – Внутригодовое распределение испарения (%) с водной поверхности Каховского водохранилища
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
по «Указаниям» 1969 г. [5] | ||||||||||||
VII зона | - | 1 | 4 | 7 | 13 | 16 | 19 | 17 | 12 | 7 | 3 | 1 |
VIII зона | 2 | 3 | 4 | 7 | 12 | 15 | 16 | 16 | 12 | 1 | 4 | 2 |
по Одесская обл. | - | - | 1 | 5 | 12 | 16 | 23 | 24 | 14 | 10 | 5 | - |
по [3] гг. | - | - | - | 5 | 11 | 15 | 20 | 2 | 14 | 10 | 5 | - |
на Каховском водохранилище | ||||||||||||
гг. | 0,98 | 0,90 | 2,40 | 3,60 | 9,50 | 16,1 | 18,6 | 20,9 | 14,6 | 7,38 | 4,30 | 0,86 |
гг. | 0,97 | 0,88 | 1,60 | 3,43 | 9,20 | 14,4 | 19,3 | 21,0 | 14,0 | 8,30 | 3,90 | 2,10 |
Рекомендуемое | 1,00 | 1,00 | 2,00 | 4,00 | 9,00 | 14,0 | 19,0 | 21,0 | 14,0 | 9,00 | 4,00 | 2,00 |
На рис. 1 показано внутригодовое распределение испарения (в %) по данным табл. 1. Сравнивая результаты расчетов авторов за гг. и гг. можно отметить некоторое процентное возрастание испарения с водной поверхности Каховского водохранилища в июле, октябре и двукратное в декабре, а в июне произошло снижение его почти на 2 %.
Проследить за изменением внутригодового распределения испарения (в %) по период можно в табл. 2, где видны некоторые отличия в распределении (%) по месяцам для слоев и объемов испарения, что характеризует особенности режима эксплуатации водохранилища в том или ином месяце (октябрь, декабрь).
Рис. 1 - График внутригодового распределения испарения, Е, %
Таблица 2 – Внутригодовое распределение испарения с водной поверхности Каховского водохранилища по периодам его эксплуатации
Период | Показатели | Март | Апрель | Май | Июнь | Июль | Август | Сентябрь | Октябрь | Ноябрь | Декабрь | Январь | Февраль |
1956- 1960 | Е ср, мм | 20,0 | 29,8 | 77,4 | 131 | 152 | 171 | 119 | 60,0 | 34,8 | 7,00 | 8,00 | 7,40 |
% | 2,40 | 3,60 | 9,50 | 16,1 | 18,6 | 20,9 | 14,6 | 7,38 | 4,30 | 0,86 | 0,98 | 0,90 | |
1956- 1970 | Е ср, мм | 14,5 | 25,7 | 76,0 | 123 | 163 | 170 | 113 | 70,0 | 32,3 | 13,9 | 6,90 | 6,07 |
% | 1,80 | 3,11 | 9,22 | 15,0 | 20,0 | 21,0 | 14,0 | 8,44 | 4,00 | 1,70 | 0,80 | 0,70 | |
1956- 1980 | Е ср, мм | 14,4 | 24,7 | 73,0 | 123 | 157 | 167 | 113 | 70,9 | 30,0 | 15,6 | 7,12 | 6,76 |
% | 1,80 | 3,05 | 9,02 | 15,2 | 19,4 | 21,0 | 14,0 | 8,80 | 3,70 | 1,92 | 0,88 | 0,83 | |
1956- 1990 | Е ср, мм | 13,5 | 25,7 | 73,0 | 120 | 157 | 165 | 114 | 70,2 | 32,1 | 16,2 | 8,23 | 7,06 |
% | 1,66 | 3,17 | 9,02 | 14,8 | 19,3 | 20,4 | 14,1 | 8,70 | 4,00 | 2,00 | 1,02 | 0,87 | |
1956- 2000 | Е ср, мм | 13,3 | 25,5 | 75,1 | 118 | 162 | 170 | 116 | 70,1 | 33,8 | 16,8 | 8,31 | 7,53 |
% | 1,61 | 3,10 | 9,10 | 14,3 | 19,6 | 20,5 | 14,1 | 8,50 | 4,08 | 2,03 | 1,00 | 0,91 | |
1956- 2012 | Е ср, мм | 13,6 | 29,1 | 77,7 | 122 | 164 | 176 | 119 | 70,2 | 33,1 | 17,4 | 8,20 | 7,50 |
% | 1,60 | 3,43 | 9,20 | 14,4 | 19,3 | 21,0 | 14,0 | 8,30 | 3,90 | 2,10 | 0,97 | 0,88 |
,
На рис. 2 и 3 показаны тенденции изменения метеоэлементов над водной поверхностью Каховского водохранилища за холодные месяцы года (ноябрь, декабрь, январь, февраль). По этим рисункам отметим, что слой и объемы испарения для рассматриваемых месяцев за время эксплуатации водохранилища характеризуются некоторым возростанием. Температура воздуха в ноябре (R2=0,0013) и декабре (R2=0,0046) незначительно снижается, а в январе (R2=0,0442) и феврале (R2=0,009) – возростает.
Рис. 2 – Хронологические графики хода метеоэлементов
а) температура воздуха, tвозд, °С; б) температура воды, tводы, °С; в) скорость ветра, w, м/c; г) слой испарения, Е, мм;
д) слой осадков, Х, мм, линия тренда
Рис. 3 – Хронологические графики хода метеоэлементов
а) температура воздуха, tвозд, °С; б) температура воды, tводы, °С; в) скорость ветра, w, м/c; г)слой испарения, Е, мм; д) слой осадков, Х, мм; линия тренда
Температура воды характеризуется снижением ее в рассматриваемых четырех месяцах: XI – (R2=0,2141), XII – (R2=0,2555), I – (R2=0,0231), II – (R2=0,079). Отметим также тенденцию снижения скорости ветра в ноябре (R2=0,05), незначительное возростание в декабре (R2=0,0088), январе (R2=0,022) и феврале (R2=0,0032).
Изменение слоя и объмов осадков характеризуется возростанием в ноябре и феврале и снижением в декабре и январе.
Выводы:
1. Уточнено внутригодовое распределение испарения (%) с водной поверхности Каховского водохранилища для всего года, рассчитанное за период его эксплуатации с 1956 по 2012 год.
2. Практикуемое сокращение безледоставного периода при расчетах испарения с водной поверхности до восьми месяцев (IV-X) определяет около 91 % суммарного годового испарения.
3. Тенденцию роста слоя и объемов испарения, температуры воздуха и скорости ветра над водной поверхностью водохранилища за ноябрь – февраль можно объяснить глобальными изменениями климата на Земле.
4. После намеченного сооружения второго здания ГЭС на Каховском гидроузле могут измениться режимы эксплуатации водохранилища и соответствующая для расчетов испарения исходная гидрометеорологическая информация, что потребует новых обобщении и уточнений.
Литература
1. Водні ресурси: використання, охорона, відтворення, управління: Підручник для студентів вищих навч. закладів / , , І. А.Пащенюк – К.: Генеза, 200с.
2. Яцык А. В. Экологические основы рационального водопользования. –К.: Генеза, 1997. – 640 с.
3. І, Сучасна оцінка розрахункового випаровування з водної поверхні дніпровських водосховищ з метою його врахування при розробці режимів роботи ГЕС // Наукові праці УкрНДГМІ, 2006. – Вип. 255. – С.213-228.
4. І., Розрахункове випаровування з водної поверхні на території України // Наукові праці УкрНДГМІ. – 2003. – Вип. 252. – С.11-26.
5. Указания по расчету испарения с поверхности водоемов. – Л.:Гидрометиздат, 1969. – 83 с.
6. Обухов Є. В., Корягіна О. С., Корецький Є. П. Узагальнені оцінки випаровування з Каховського водосховища: Монографія. – Одеса: Поліграф, 2012. – 130 с.
