Гидросфера. Вода в целом. Общая гидрология

На протяжении всех периодов развития история человечества тесно переплеталась с морем. Для человека всегда была характерна тяга к познанию неведомого. Взаимоотношения людей с водной стихией активно рассматривались представителями естественных, точных и технических наук. Гуманитарная мысль также может внести вклад в процесс изучения океанов. Авторами статьи предлагается обоснование формирования методологии подлёдных океанов. Под методологией понимается учение о мышлении и деятельности. Современная методология способна выстраивать способы мышления, которые решают новые задачи и проблемы. Сильной и перспективной стороной методологического мышления является его открытость для критики. Изучение техник освоения «второго космоса», начиная с первых шагов и до современной попытки создания подводного аналога международной космической станции, приводит авторов к выводу о возможной эквивалентности космических и арктических технологий. Исследование ледовых космических миров Плутона, Юпитера и Сатурна может предварять изучение арктических пространств. Арктика способна стать полигоном для будущих космических миссий. Стерильность космических технологий способна, в свою очередь, дать развитие зелёной экономике Арктики.

В пособии приведены общие сведения о структуре и содержании гидрогеологии как науки, которая изучает особенности взаимодействия водных растворов с горными породами. Общая гидрогеология изучает условия залегания, формирования и движения вод в литосфере.

В работе рассмотрены теоретические вопросы правового регулирования и действующее российское законодательство в сфере охраны поверхностных вод от загрязнения, выявлены и проанализированы основные организационные и практические проблемы охраны водных объектов от негативного антропогенного воздействия, а также разработаны научно обоснованные рекомендации по совершенствованию водного и экологического законодательства. Издание подготовлено по состоянию законодательства на сентябрь 2011 г.

Расчет начальной концентрации взвешенных веществ и моделирование распространения облака мути в водных экосистемах является в настоящее время одной из актуальных задач в связи с необходимостью оценки влияния различных типов работ, планируемых к реализации на водных объектах, на обитателей этих экосистем. Решение такой задачи носит комплексный характер и обсуждается в различных научных школах. Для проведения предварительных оценок используются несложные инженерные методы, которые описаны в нормативно-правовых документах и методических рекомендациях. Одним из самых сложных методов прогнозирования динамики концентрации взвешенных веществ является построение трехмерной математической модели с последующей разработкой методов ее решения при использовании высокопроизводительных вычислений. С другой стороны, пристальное внимание государства к промышленному освоению арктических территорий обусловливает комплексное уточнение методов (как инженерных, так и математических) оценки воздействия планируемых работ на окружающую среду с целью нивелирования глобальных экологических рисков. В данной статье представлены результаты исследования динамики плотности морской воды в зависимости от температурных данных и солености, приведена методика расчета плотности воды на основе Международного уравнения состояния морской воды. Получены расчетные значения гидравлической крупности частиц при различных значениях плотности воды и исследована зависимость изменения начальной концентрации взвешенных веществ от скорости осаждения частиц. Реа- лизован численный эксперимент, результаты которого показали, что на начальную концентрацию облака взвешенных веществ, образующегося от точечного источника при дноуглубительных работах в приустьевых районах арктических морей, влияет плотность воды.

Рассмотрен гидрологический режим озерно-речных систем водосбора западной части Белого моря. Исследовано влияние искусственного регулирования и изменений климата на гидрологический режим рек региона на основе анализа длительных рядов наблюдений (1931–1996 годы) за основными гидрологическими характеристиками. Гидроэнергетическое освоение рек региона привело к увеличению меженного стока и сокращению доли стока за половодье в среднегодовом стоке воды. Этому также способствовали изменения климата, происходившие в регионе. На территории водосбора западной части Белого моря в исследуемый период наблюдалось повышение среднегодовых температур и увеличение годового количества осадков. При этом наиболее значительное повышение температур и увеличение количества осадков происходило в холодное полугодие, способствуя частичной «сработке» снежного покрова в зимний период. На территории водосбора Белого моря в исследуемом периоде отмечалась фаза повышенной водности и общей увлажненности. Положительные тренды среднегодовых расходов воды были отмечены на всех реках рассматриваемого региона. Согласно оценкам Государственного гидрологического института, рост средних годовых температур и увеличение количества осадков продолжаются и в настоящее время. Учитывая сохранение отмеченных климатических тенденций, можно предположить дальнейшее сглаживание сезонных колебаний стоковых характеристик. Вычислены коэффициенты условного водообмена для крупных озер и водохранилищ региона. Большинство водоемов характеризуются слабым внешним водообменом, а значит, способны ассимилировать значительное количество загрязняющих веществ, в т. ч. антропогенного происхождения. Большое количество таких озер, расположенных на водосборах рек, может значительно снизить поступление твердого стока и растворенных химических веществ в море.

В статье исследуется трансформация параметров стока рек в условиях нестационарности. В качестве модели стока используются модифицированные ранжированные последовательности трехпараметрического гамма-распределения С.Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля

В статье исследуется влияние различных сценариев изъятия стока на его параметры и квантили. В качестве основы используются модифицированные последовательности стока (как ряды наблюдений так и моделированные) с учетом внутригодовых колебаний. Оценивается точность определения выборочных характеристик стока в условиях нестационарности

Рассмотрен вопрос о закачке в глубокие водоносные горизонты излишков подтоварных вод в Западной Сибири как о безопасном для окружающей среды виде недропользования, когда и почему возникает в этом необходимость. Для достижения наибольшей эффективности в изучении данного вида недропользования рассмотрена стадийность проведения соответствующих геолого-разведочных работ. Представлены основополагающие факторы выбора аптальб-сеноманского водоносного комплекса в качестве пласта-коллектора для закачки излишков подтоварных вод. Рассмотрены положительные и отрицательные моменты, возникающие при переводе нагнетательных, нефтяных и водозаборных скважин в фонд поглощающих. По результатам экспериментальных данных сделан вывод о необходимости проведения полного комплекса геофизических исследований при обустройстве скважин, с целью дальнейшего использования информации для четкого выделения интервалов перфорации, мероприятий по восстановлению приёмистости, а при обустройстве поглощающих скважин выбирать трубы НКТ с оптимальным диаметром. А так же вывод о безопасности окружающей среды при правильной организации участка закачки.

Рассматриваются недостаточно изученные аспекты гидрологии, связанные с точностью определения параметров и квантилей измененного (модифицированного) стока. Дается количественная оценка смещенности и точности выборочных характеристик в широком диапазоне безвозвратного изъятия стока.

Михаил Васильевич Ломоносов в 1761 году, проводя астрономические наблюдения прохождения планеты Венера через солнечный диск, обнаружил ряд оптических явлений, которые были объяснены им с позиций существования атмосферы вокруг планеты, что открыло путь к исследованию атмосфер и климата других планет, в том числе экзопланет. Изучение планет продемонстрировало огромный набор самых разных вариантов планетных миров. В то же время оказалось, что физические процессы, управляющие атмосферными процессами и приводящие к столь разным результатам, одни и те же на любых планетах. Этот результат создает уверенность в фундаментальности знаний, полученных на основе "земной" метеорологии. В этом смысле изучение планетных атмосфер оказывается очень важно не только из-за решения задач открытия других миров, поиска жизни во Вселенной и т. д., но и с точки зрения применения полученных знаний для решения земных проблем - изменений климата и моделирования динамики атмосферы.

Донные отложения малых рек претерпевают существенные изменения в промышленно-урбанизированных и сельскохозяйственных районах. Они отличаются от речного аллювия содержанием и формой нахождения химических элементов, что обусловлено спецификой производств, расположенных на прилегающей к водотокам территории.

Оценена реакция стока рек крупных межгорных впадин (на примере Ферганской долины) на глобальное потепление.

На основе обобщения многолетних материалов наблюдений Подмосковной воднобалансовой станции выявлен механизм влияния климатических изменений на сток реки Медвенка в зимний и весенний периоды. Показано, что повышение среднемесячной температуры в 1981-2008 гг. в январе и феврале в среднем на 2. 8 {0} С вызвало увеличение стока за эти месяцы в 1, 9 раза и уменьшение его в апреле на 15% по сравнению с периодом 1958-1980 гг.

Оценен сравнительный вклад колебаний уровня разных временных масштабов (многолетних, сезонных, синоптических и мезомасштабных) в формирование невских наводнений. Ставится под сомнение существующая в настоящее время идентификация волн невских наводнений как длинных гравитационных. Проведено сравнение оцененных характеристик волн наводнений с теоретическими дисперсионными соотношениями разных видов длинных волн.

Выполнен анализ методов расчета пропускной способности русла с поймами. Установлено, что стандартная методика, рекомендуемая нормативными документами, неэффективна. Одной из причин больших погрешностей расчетов по ней является неучет эффекта взаимодействия руслового и пойменного потоков.

На основе многолетних данных натурных измерений испаряемости на 81 станции Государственного гидрологического института оценены параметры зависимости проводимости G от скорости ветра W, входящей в формулу испаряемости Дальтона. Была применена линейная зависимость от W, т. е. модель G (W) = g [1]+ g [2] W. Найденные значения g [1]=165, 2 и g [2]= 99, 9 использованы при расчете испаряемости по результатам обычных метеорологических наблюдений на территории бывшего СССР в местах расположения 2460 метеостанций.

Пункт метеорологических наблюдений в Самаре был организован в середине 19 в. До 1935 г. наблюдения проводились в разных местах города и с перерывами, с 1928 г. - при Самарском университете, где была открыта метеорологическая станция, и только с 1935 г., с момента организации Куйбышевской геофизической обсерватории была организована по-настоящему профессиональная метеорологическая станция, которая работает до сих пор.

Определены уровни содержания ртути в воде экосистемы дельты реки Северная Двина. Изучены взаимосвязи концентраций ртути с физико-химическими параметрами водного объекта, а именно с pH, Eh, температурой, соленостью, содержанием кислорода и органических веществ.

Показано соответствие между значениями среднемноголетней годовой транспирации, полученными по методам Пенмана-Монтейса и с использованием коэффициента транспирационной активности. Предлагается учитывать климатические особенности региона при расчете транспирации по методу Пенмана-Монтейса.

Разработана система количественных параметров половодных гидрографов расходов и уровней воды на Нижней Волге и ее дельте. Выполнена сортировка половодных сбросов Волжской ГЭС и соответствующих им половодий в вершине дельты Волги по градациям их водности и рассчитаны их параметры за весь период зарегулированного режима стока (с 1961 г. ).

Представлены результаты, обобщающие цикл работ, связанных с постановкой и решением обратных задач для одномерной модели неустановившегося движения воды в реках. Рассматриваются различные процедуры, позволяющие определить все основные характеристики сложного речного русла по наблюдениям за неустановившимся движением воды.

Предлагается методика оценки скорости перемещения и места остановки транспортируемого селевым потоком крупногабаритного скального обломка на разных участках водотока с учетом гидравлических характеристик потока и геометрических размеров скального обломка.

При параметризации оперативных моделей, входящих в системы выпуска прогнозов дождевых паводков в автоматическом режиме, на первый план выходит вычислительная эффективность, т. е. оптимизационная процедура должна приводить к получению удовлетворительного результата, оставаясь при этом достаточно быстрой. Первая статья цикла посвящена критическому анализу господствующего в гидрологическом моделировании направления автоматической калибровки многопараметрических моделей.

На основе анализа многолетних данных о содержании органического вещества и цветности вод рек изучены закономерности сезонной изменчивости гидрохимических показателей с использованием кривых обеспеченности. Выполнена оценка качества вод рассматриваемых рек для разных сезонов.

Дается описание приледникового селеопасного озера Башкара с максимальной глубиной 32 м и объемом более 494, 4 тыс. м{3}. Отмечаются интенсивно протекающие деформационно-разрушительные процессы в концевой части одноименного ледника Башкара.

На основе анализа многолетней режимной гидрохимической и гидробиологической информации Государственной службы наблюдений на водных объектах Кольского Севера представлены результаты оценки состояния водных сообществ с учетом хронического характера загрязнения соединениями тяжелых металлов.

На основе многолетних исследований кислородного режима Можайского водохранилища и с помощью математического моделирования изучена зависимость скорости формирования аноксидной зоны в этом водохранилище от гидрометеорологических факторов. Эти факторы определяют степень стратификации водной массы и интенсивность протекания продукционно-деструкционных процессов, а соответственно и скорость развития аноксии.

Для подготовки достоверных долгосрочных прогнозов радиоактивного загрязнения рек проведен анализ потенциально возможных механизмов, влияющих на изменение концентрации 137Cs в поверхностных водах. Рассматривались следующие механизмы: 1) радиоактивный распад; 2) адвективный вынос водами реки; 3) необратимая сорбция; 4) заглубление в донные отложения за счет диффузии; 5) захоронение чистыми донными отложениями.

Изложены методические подходы для выполнения гидрологических расчетов с использованием ГИС-технологии на примере бассейна Печоры. Показано применение цифровой модели бассейна реки для автоматического очерчивания водоразделов реки и ее притоков, нахождения площадей и координат центров водосборов гидрологических постов.

Показано, что значения поправочных коэффициентов в моделях турбулентного движения потока можно определять альтернативным приему тарировки способом по синергетическому критерию равновесия тела с внешней средой - экстремуму локального эффекта противодействия интегральному эффекту в релаксационном процессе перехода тела в состояние равновесия.

Оценка гидрохимической неоднородности вод Невской губы проводилась с помощью метода главных компонентов. Его применение позволило предварительно разделить изучаемый период (1978-1996 гг. ) на этапы, а затем для отдельных этапов выделить гидрохимические зоны.

Это третья книга профессора О. М. Айвазяна из его трилогии, содержащей радикальную переработку современной гидравлики. Она посвящена представлению результатов этой переработки в разделе гидравлики, относящемся к проблемам бурных потоков. В ней продемонстрированы оригинальные авторские теоретические разработки, адекватные полуэмпирические обобщения и компактное формульное представление данных экспериментальных исследований, натурных измерений и наблюдений.

Данное учебно-методическое пособие разработано по дисциплине «Гидрологические расчеты», которая является специальной и знакомит с физическими закономерностями формирования речного стока в различных природных зонах с учетом индивидуальных особенностей водосборов, а также основными методами определения расчетных параметров и характеристик стока для различного рода водохозяйственного и строительного проектирования, как при наличии, так и при отсутствии материалов гидрометрических наблюдений. Методологической базой познания пространственно-временных закономерностей речного стока является представление о целостности и неразрывности природной среды, взаимообусловленности и взаимосвязи всех компонентов ландшафта, даваемое географическими дисциплинами.

В статье рассказывается о том, почему снежинки растут, почему не всегда одиночный, правильно ограниченный кристалл, почему шесть лучей, почему все снежинки разные.

Оценка параметров и построение кривых обеспеченностей имеют важ- ное значение в практической деятельности специалиста эколога-природопользователя. С помощью кривых обеспеченностей определяются расчетные экологические и гидрологические параметры гидротехнических, транспортных, мелиоративных и экологических сооружений. Поэтому владение техникой построения и анализа кривых обеспеченностей является одним из необходимых практических навыков при проектировании данных сооружений.

Журнал посвящен проблемам атмосферной оптики, включая спектроскопию, турбулентность, нелинейные явления в атмосфере и океане. Кроме того, к основным направлениям журнала относятся дистанционное зондирование атмосферы и подстилающей поверхности с космических, наземных, судовых и самолетных станций; исследования, связанные с климатом и экологией, а также созданием, испытанием и применением приборов и методов для таких исследований, включая обработку получаемой информации (обратные задачи, передача изображений, адаптивная оптика, лазеры, лидары.