Обобщенные оценки временной изменчивости температуры и испарения с акватории Каховского водохранилища за период его эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Обухов Е. В., Корягина Е. С.

Проведены обобщения реальной гидрометеорологической и морфометрической информации по акватории Каховского водохранилища , сопоставления и анализ результатов.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Обухов Е. В., Корягина Е. С.

GENERALIZED EVALUATION OF TEMPORAL VARIABILITY OF TEMPERATURE AND EVAPORATION FROM THE KAKOVA RESERVOUR WATER AREA FOR THE PERIOD OF ITS OPERATION

The generalization of the real hydro and morphometric information on the waters of the Kakhovka reservoir , comparison and analysis of results.

Текст научной работы на тему «Обобщенные оценки временной изменчивости температуры и испарения с акватории Каховского водохранилища за период его эксплуатации»

Е.В. Обухов, Е.С. Корягина

ОБОБЩЕННЫЕ ОЦЕНКИ ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕМПЕРАТУРЫ И ИСПАРЕНИЯ С АКВАТОРИИ КАХОВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ЗА ПЕРИОД ЕГО

Проведены обобщения реальной гидрометеорологической и морфометрической информации по акватории Каховского водохранилища, сопоставления и анализ результатов.

Ключевые слова: водохранилище; испарение; температура; поверхность воды; амплитуда; участок; эксплуатация.

Введение и постановка проблемы

Изменение климата на Земле приводит к повышению средней температуры воздуха на планете и увеличению испарения влаги. Температура воды - наиболее изменчивая характеристика водохранилища, как во времени, так и в пространстве [18; 13], т.е. по ширине, длине и глубине. Температура воды также является самым универсальным фактором, который влияет на распределение гидробионтов и их миграцию.

Термический режим Днепровских водохранилищ, которые расположены в трех ландшафтных зонах, зависит от физико-географических условий, морфометрических данных, антропогенных факторов, приточности, их регулирующей способности. Термический режим влияет не только на гидробиологические процессы в водохранилище, но и на испарение с них и потери воды и тепла.

Температурный фактор является исходным при расчете испарения, и точность расчетов при составлении водных балансов водохранилищ существенно зависит от его надежности.

Исследованиями температурного фактора как определяющего во время расчетов испарения с водной поверхности Днепровских водохранилищ занимались В.М. Шмаков [5; 16], З.А. Викулина, А.А. Натрус [2], B.C. Вуглинский, К.Н. Кокарев [3; 4], Л.Г. Шуляковский [17] и др. Вопрос температурного фактора также отображен в [13; 6-12; 14]. Отметим, что большинство результатов исследований опубликованы до 1990 г. и требуют уточнения на основе гидрометеорологических наблюдений за последние 30 лет с учетом изменения климата.

Целью данной работы является анализ и обобщение данных натурных наблюдений за температурой воды и воздуха над акваторией Каховского водохранилища и его отдельных составляющих и сравнение обобщенных результатов за период его эксплуатации (1956-2010 гг.).

Основными материалами исследования являются систематизированная

гидрометеорологическая и морфометрическая [18] информация с Каховской гидрометеорологической обсерватории за 1988-2010 гг. и результаты исследований за предыдущие годы [18; 7-12; 15].

Каховское водохранилище - шестая ступень Днепровского каскада - совершает сезонное и частично многолетнее регулирование стока с колебанием уровня в пределах 3 м. Площадь водосбора составляет 482 000 км2. Среднемноголетний сток - 52,2 км3. Полная и полезная емкость водохранилища соответственно равны 18,2 и 6,8 км3. Площадь водного зеркала водохранилища - 2155 км2, длина его 230 км, максимальная и средняя глубина - 36 и 8,4 м, максимальный статичный напор - 16,5 м, расчетный - 15 м, минимальный - 8,9 м. Установлена мощность при расчетном напоре - 351 МВт. Среднегодовая выработка энергии - 1420 млн кВт-час. Используется для энергетики, водообеспечения, орошения, судоходства, рыбного хозяйства [5; 16; 7-12].

Берега водохранилища высокие, состоящие в основном из суглинков, порезанные глубокими оврагами и долинами мелких степных рек, которые сегодня стали его заливами [ 14].

“О Обухов Е.В., Корягина Е.С., 2013

Обухов Евгений Васильевич, доктор экономических наук, кандидат технических наук, профессор кафедры гидрологии суши Одесского государственного экологического университета; Украина 65016, г. Одесса, ул. Львовская, 15; e.obukhov@mail.rn Корягина Елена Сергеевна, магистр гидрологии, инженер кафедры океанологии Одесского государственного экологического университета; Украина 65016, г. Одесса, ул. Львовская, 15; koria2008@rambler.ru

В водохранилище выделяют пять участков (рис.1). Первый участок Н от г. Новая Каховка до с. Бабино - приплотинный, самая глубокая зона шириной 5-6 км, глубиной от 13 до 25 м, а иногда и 32 м. Площадь первого участка 495 км2.

Второй участок Н от с. Бабино до г. Никополь Н шириной 8-15 км, преобладающие глубины - 10-12 м. Площадь второго участка 532 км2.

Третий участок Н от г. Никополь до с. Верхняя Тарасовка Н шириной от 8 до 16 км с глубинами 8-10 м. Площаць третьего участка - 365 км2.

Гидрологический режим второго и третьего участка - переходный от речного до озеровидного.

Четвертый участок - от с. Благовещенка до с. Плавни - пойменный, отделен от руслового, пятого, участка песчаной грядой и имеет вид мелководного озера с преобладающими глубинами 3-5 м, а также имеет большую площадь с глубинами 1 м. Это район бывших Конских плавней. Площадь четвертого участка 690 км2.

Русловой - пятый - участок расположен от с. Верхняя Тарасовка до с. Розумовка [10-12]. Площадь пятого участка 73 км2.

В основу исследования положен анализ и обобщение реальной и расчетной гидрометеорологической информации для последующего использования в практических и научных целях.

Результаты исследований и их анализ

За период эксплуатации водохранилища принято более полстолетия - 55 лет (1956-2010 гг.). За этот период данные наблюдений среднегодовых температур воздуха над акваторией Каховского водохранилища хронологически показаны на рис.2.

Представленный график показывает тенденцию увеличения температуры воздуха над акваторией Каховского водохранилища за 55 лет. Среднее значение температуры воздуха равняется 10,6 °С. Коэффициент корреляции Я = 0,51.

Разностная интегральная кривая температуры воздуха над акваторией водохранилища показывает период спада среднегодовой температуры воздуха с 1957 по 1988 г. и период подъема температуры воздуха с 1989 по 2010 г. Но если рассматривать временной ход температуры воздуха по г. Херсон за 129 лет (рис.З), то тренд не является статистически значимым, т.к. значение коэффициента корреляции меньше, чем удвоенная среднеквадратическая ошибка самого коэффициента корреляции. Ряд

наблюдений за температурой воздуха по г. Херсон - стационарный, т.е. среднегодовая температура воздуха изменяется в пределах природных колебаний.

у 0,0324х I 9,6414

Рис. 2. Хронологический график среднегодовой температуры воздуха над акваторией Каховского

Период снижения среднегодовых температур воздуха за разностной интегральной кривой наблюдается с 1907 по 1988 г., а подъем температуры - с 1882 по 1906 г. и с 1989 по 2011 г.

у = -0,0007х ( 11,371 № = 0,0009 ♦

1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Рис. 3. Хронологический график температуры воздуха (г. Херсон)

На рис. 4 показана тенденция увеличения среднегодовой температуры поверхности воды Каховского водохранилища за 55 лет его эксплуатации. График построен для теплого период года (IV-X месяцы). Среднее значение температуры поверхности воды 13,13 °С. Коэффициент корреляции Я =

1в, °С у = 0,0425x1 16,444

Рис. 4. Хронологический график среднегодовой температуры поверхности воды Каховского водохранилища

Общая тенденция увеличения среднегодового слоя испарения с водной поверхности водохранилища за 55 лет его эксплуатации показана на рис.5.

Среднее значение слоя испарения 844 мм. Коэффициент корреляции Я = 0,41.

Рис. 5. Хронологический график среднегодового слоя испарения с поверхности воды Каховского

Влияние изменения климата за последние 23 года эксплуатации водохранилища на температуру его водной поверхности и показатели испарения с него можно наблюдать соответственно на рис.6 и 7. Следует отметить, что на участках 1-4 тренд не является статистически значимым.

Наибольшим изменениям среднегодовые температуры воды (с 12,0 по 14,0 °С) подвергаются на пятом русловом участке акватории водохранилища, а наименьшим - на четвертом мелководном участке.

В начале периода наблюдений на участках водохранилища наивысшая температура водной поверхности (14,6 °С) была на четвертом участке, а наименьшая (12,0 °С) - на пятом. Но с 2002 по 2010 г. наивысшая среднегодовая температура воды наблюдалась уже на первом приплотинном участке акватории (15,3 °С в 2010 г.), а на пятом температура достигала 14,0 °С.

Отметим также, что в 1988 г. среднегодовая температура уменьшалась по участкам в таком порядке: 4, 3, 2, 1, 5, а в 2010 г.: 1, 2, 4, 3, 5. В 2002 г. среднегодовые температуры воды на 1, 2, 4-м участках сравнялись.

Как видно на рис.7, наблюдается статистически незначимый тренд слоев испарения для всех пяти участков Каховского водохранилища.