Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Формирование боковой приточности и ее прогнозирование при разработке автоматизированной системы управления бассейном реки Сырдарьи

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Формирование боковой приточности и ее прогнозирование при разработке автоматизированной системы управления бассейном реки Сырдарьи"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи

СОКОЛОВ ВАДИМ ИЛЬИЧ

УДК 556.1:628.3

ФОРМИРОВАНИЕ БОКОВОЙ ПРИТОЧНОСТИ И ЕЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАССЕЙНОМ РЕКИ СЫРДАРЬИ

11.00.07 Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Иркутск - 1991

Работа выполнена в Научно-производственном объединении Среднеазиатского научно-исследовательского института ирригации

Научный руководитель: лауреат Государственной премии УзССР им. Беруни, премии Совета Министров СССР,

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор, член-корреспондент АН СССР ДРУЖИНИН И.П.

кандидат географических наук НАПРАСНИКОВ А.Т. Ведущая организация: Институт водных и экологических проблем СО АН СССР

Защита диссертации состоится " ^ " 1991 ГОда

в № часов на заседании специализированного Совета Д-002.60.02 при Институте географии СО АН СССР по адресу: 664033, г. Иркутск, ул, Уланбаторская, I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии СО АН СССР.

Автореферат разослан " " ¿»ЬГ1991 года

имени В.Д. Журина

доктор технических наук, старший научный сотрудник ДУХОВНЫЙ В.А.

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент ПРОХОРЕНКО Н.И.

Ученый секретарь специализированного Сов кандидат географических

Суворов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О первоочередных мерах по улучшению использования водных ресурсов з стране" ( .1988 г.) значительная роль отводится научно-техническому прогрессу в использовании воды для повышения продуктивности орошаемого земледелия. Одним из наиболее эффективных средств снижения непродуктивных потерь стока является повышение качества управления водными ресурсами за счет внедрения автоматизированных систем управления речными бассейнами ( АСУЕ).

На качество функционирования АСУБ отрицательно влияет отсутствие надежных методов долгосрочного прогноза элементов стока. В связи с этим большое научное и практическое значение приобретает разработка доступных для инженерной практики и в то же время надежных методов долгосрочного прогноза водных ресурсов речных бассейнов по отдельным их составляющим. Во истину - "хорошо управлять - значит надежно и с достаточной забла-говременностью предвидеть..." *'

Цель и задачи исследования. Цель работы - разработка и обоснование методики прогноза боковой приточности в водохозяйственных районах бассейна р. Сырдарьи с заблаговременнос-тью один год. Для ее достижения были поставлены и решены следующие основные задачи:

- исследованы условия и закономерности формирования боковой приточности в водохозяйственных районах бассейна;

- обоснована методика прогноза боковой приточности по ее генетическим составляющим;

- дан прогноз боковой приточности по генетическим составляющим для лет различной водности;

- обоснованы принципы управления боковой приточностью при водохозяйственном планировании АСУБ.

к'Дружинин И.П. Долгосрочный прогноз и информация.-Новосибирск: Наука, 1987, с.4

Методология и методика исследования. Методологической основой исследования являются системный подход, обобщение обширного материала гидрологических изысканий с использованием новейших проработок в области географии, гидрологии, гидрогело-гии, метода воднобалансовых расчетов, регрессионного анализа.

. В работе широко использованы данные Госкомгидромета УзССР, САШИ им.В.А.Бугаева, институтов "Средазгипроводхлопок", "Уз-гипроводхоз", САНИИШ, министерств Мелиорации и водного хозяйства УзССР, КиргССР, ТаджССР, КазССР, Ш1Г0 "Узбекгидрогеоло-гия" и других организаций.

Объектом исследования являются источники водных ресурсов по водохозяйственным районам (ВХР) бассейна, принятые в Схеме комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна р.Сырдарьи (рис.1): I. Верховья р.Иарын, П. Ферганская впадина, Ш. Среднее течение, 1У. Чирчик-Ахангаран-Келесский ирригационный район (ЧАКИР).

На защиту выносятся:

- методика прогноза генетических составляющих боковой приточности с заблаговременностыо один год ;

- метод оценки сокращения поверхностного стока при эксплуатации подземных вод, связанных с речным стоком ;

- основные и локальные принципы управления боковой при-точностьв при водохозяйственном планировании АСУБ.

Научная новизна исследования. Применительно к бассейну р.Сырдарьи:

а) впервые разработана методика прогноза отдельных составляющих боковой приточности с заблаговременностыо один год ;

б) построены алгоритмы и созданы программы в системе ОС ЕС ЭВМ прогноза для целей АСУБ коллекторно-дренажных вод и руслового выклинивания ;

в) получены численные значения времени рекуперации (сдвижки во времени) менаду водозабором на орошение и коллекторно-дренажным стоком для ВХР бассейна р.Сырдарьи ;

г) предложены региональные способы оценки величины сокращения поверхностного стока при эксплуатации подземных вод че-

рез сокращение величины руслового выклинивания.

Практическая ценность диссертации и внедрение результатов работы. Полученные результаты служат основой для разработки прогнозов боковой приточности при ачанировании работы водохозяйственного комплекса бассейна в условиях функционирования АСУБ.

Основные результаты исследования использованы .лабораторией научно-технического прогнозирования НЛО СМШРи при разработке и внедрении задач подсистемы "Водные ресурсы" АСУБ Сыр-дарьи в промышленную эксплуатацию. Имеется соответствующая справка о внедрении законченной научно-исследовательской работы в Бассейновом водохозяйственном объединении "Снрдарья". Экономический эффект от внедрения результатов исследования составил 175 тысяч рублей.

Отдельные результаты послужили основой "Рекомендаций по методике расчета объема коллекторно-дренажного стока на предстоящий год" (утверждены ¡/шнводхозом УзССР в 1990 г.).

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследования изложены в 9 научных публикациях. Отдельные положения были доложены на научных конференциях молодых ученых и специалистов: в КазНШВХ, г.Джамбул, 1233 г. ; в ИВП АН СССР, г.Москва, 1986 г. ; в ГруэНИИГиМе, г.Тбилиси, 1987 г. ; во ВШИГиЫе, г.Москва, 1987 г. ; на научно-техническом семинаре по моделировании гидрогеологических процессов в г.Новосибирске, 1.984 г. ; на научно-практической конференции по рациональному использованию и охране ресурсов малых: рек в г.Таллинне, 1935 г. ; на научном семинаре по использовании подоенных вод на орошение в г.Баку, 1986 г. ; на секции Водного хозяйства и АСУ Ученого Совета САНИИРИ, г.Ташкент, 1988 г. ; на расширенном семинаре лаборатории гидрологии, гляциологии и региональной климатологии Института географии СО АН СССР, г.Иркутск, 1990 г.

Логика и структура диссертации подчинена решений поставленных в ней садач.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глаз, заключения в форме кратких выводов и предложений. Обчий объем 157 страниц машинописного текста, иллюстрированного 9 рисунками и 13 таблицами. Описок литературы вклочает 94 наименования, икеатся 2 приложения.

Данные исследования были вызваны тем, что создаваемая автоматизированная система управления бассейном р.Сырдарьи требовала получения прогнозов водных ресурсов с заблаговременно-стью один год. Госкомгидромет дает прогнозы, в частности, боковой приточности в бассейне р.Сырдарьи, только на вегетационный период. Кроме того, учет качества водных ресурсов на стадии 2 очереди АСУБ требовал прогнозирования боковой приточности по ее генетическим составляющим, поскольку возвратные воды -главный загрязнитель вод бассейна.

В диссертации решены вопросы прогноза количества возвратных вод эаблаговременностыо один год. Рассмотрены вопросы управления возвратными водами с учетом их качества.

Основная ценность разработок диссертации - внедрение в практику: все расчетные алгоритмы использованы в I очереди АСУБ Сырдарьи.

ПОШКЕШ ДИССЕРТАЦИИ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИЕ ПРЕДМЕТ ЗАЦШ

I. Методика прогноза генетических составляющих боковой приточности с заблаговременностыо один год

В результате гищзомелиоративного строительства бассейн р.Сырдарьи (рис.1) превратился в сложную водохозяйственную систему (ВХС). При норме стока рек бассейна 37,1 ку&км/год полезный объем построенных здесь водохранилищ составляет 26,7 куб.км. Площадь орошаемых земель до Чардаринского водохранилища на уровне 1985 г.составляла 2510 тыс.га. Здесь со-средточено более 50 % промышленного производства Средней Азии.

К 1982 г.поверхностные водные ресурсы бассейна достигли уровня полного использования. В бассейне широко используются эксплуатационные запасы подземных вод, среднегодовой отбор которых к 1985 г.достиг 7,9 куб.км.

Проведенный анализ показал, что отсутствие постоянного единого централизованного управления бассейном сказывается га недостаточной увязке бассейновых возможностей с территориальным водопотреблением. Для дальнейшего развития народного хозяйства в условиях дефицита воды эффективным средством является повышение качества управления зарегулированным стоком с

А«.*. СХЕМА вассейна р. Сыр-дарьи

Алинкнсгратийиое деление и во*о-хозяйствЕяные районы

У 3

аодохашстагнныг районы :

^ Зерковья Нарыва

® ферганская долина

Среднее течение

Чкрчяк-ДЭТрен-Келасслин район

^рыгь-Туряастаь'скнй рз.йой

Ккжнае течение Сугцествуюдяа аодохраишна ___Граница вагеетна

о)

тмЕ*-"

помощью АСУБ. Повысить качество управления ВХС речного бассейна возможно за счет разработки надежных методов прогноза его водных ресурсов.

В свою очередь, достоверность прогнозов водных ресурсов повышается членением их на отдельные генетические составляющие. Такой подход принят при разработке методики прогноза боковой приточности по водохозяйственным районам бассейна р.Сырда-рьи для целей АСУВ.

В гицрологии под боковой приточностью понимается приток в реку с части водосбора, заключенного между двумя створами. Основываясь нп общеизвестном уравнении руслового баланса для участка реки, принято, что боковая приточность Уь представляет собой сумму следующих элементов руслового баланса:

Ув-Ук + Унд*Умс (I)

где: Час - устьевыэ сбросы боковых притоков, определяемые по данным измерений Госкомгидромета ; У*а - коллекторно-дренаяныэ воды, поступающие в основной ствол на рассматриваемом участке, учитываемые гидрометрической службой республиканских Ыинвоцхо-оов ; Урус - подземная составляющая, выклинивающаяся в русло реки как в естественную .арену (несет в ссбе погрешность расчетов). В дальнейшем будем называть эту величину русловым выклиниванием или потерями (в зависимости от знака).

Для исследования русловых балансов по ВХР бассейна р.Сыр-дарьи использовался весь багаж гидрометрических данных, которым сегодня располагают водохозяйственные организации и служба, а также данные экспедиции СА;Ш1РЛ, исследовавшей в 19831985 гг.русловой баланс на участке р.Парын от Токтогульской ГЭС до Учкургана.

Анализ русловых балансов показал, что под воздействием интенсивной хозяйственной деятельности во всех ВХР бассейна изменилась структура боковой притсчнсети. До 40-х годов объем боковой приточности почти полностью состоял из устьевых сбросов притоков .и руслового выклинивания. В современных условиях объем боковой приточности в пределах Ферганской впадины состоит на 60 % из коллекторно-дренажных вод и на 40 % - из руслового выклинивания. Лишь б отдельные периоды до основного ствола доходят воды боковых рек з виде паводковых селей.

В ЧАКИРе около 50 % боковой приточности составляет русловое выклинивание, 40 % - коллекторно-дренаяшые воды и 10 % -сток мелких рек и периодически действующих естественных водотоков. В пределах среднего течения боковая приточность состоит на 45 % из коллекторно-дреналных вод, 40 % - сброса речных вод из ЧАКИРа и 15 % - руслового выклинивания.

При разработке алгоритмов и программного обеспечения задачи прогнозирования боковой приточности для подсистемы "Водные ресурсы" АСУБ Сырдарьи были исследованы особенности и закономерности формирования генетических составляющих боковой приточности в каждом ВХР бассейна.

Коллекторно-дренашше воды являются возвратными водами антропогенного происхождения, поверхностная составляющая которых формируется за счет вод, сбрасываемых с поливных и проыыв-ных участков оросительных систем, аварийных сбросов иэ ирригационной сети и потерь оросительных вод при эксплуатации гидротехнических сооружений, а также сбросов в коллектора части вод. откачиваемых скважинами вертикального дренажа.

Подземная составляющая образуется в результате инфильтрации оросительных вод из каналов и на сельскохозяйственных полях. Профильтровавшиеся воды, подпитывая грунтовые, частично или полностью выклиниваются в коллекторно-дренажную сеть.

Во всех исследуемых водохозяйственных районах проявляется довольно сильная теснота связи менаду коллекторно-дренажниы стоком и водозабором. Имеется ярко выраженный временной тренд в стоке коллекторно-дренакных вод, определяемый повышением коэффициента земельного использования на фоне интенсивного строительства дренаяа. Кроме того, сток коллекторно-дренаяннх вод неодинаков в годы различной водообеспеченности при прочих равных условиях.

Исследование особенностей формирования руслового выклинивания показало, что величина его зависит главным образом от соотношения высотного положения уровня воды в реке и грунтовых вод на окружающей территории, йчменчивость этого соотношения обусловлена как естественными, так и антропогенными факторами.

К естественным факторам относится водообеспеченность территории в текучем и предшествующем годах. В многоводные годы происходит подпитка влагов^ещающих пород поймы вследствие повышения уровня воды в реке. В следующее за этим маловодье происходит обратный пропесс.

Проявление антропогенных факторов, оказывающих влияние на величину руслового выклинивания, обусловлено:

- повышением уровня грунтовых вод вследствие орошения на фоне понижения уровня воды в реке из-за увеличения изъятия стока

- подпорем грунтовых вод п зоне действия крупных водохранилищ ;

- понижением уровня грунтовых вод вследствие строительства дренажа ;

- отбором подземных вод из горизонтов, связанных с руслом

реки.

Первые два фактора увеличивают объем руслового выклинивания в реку, последние - наоборот, уменьшают.

- В масштабах крупной гидрологически замкнутой территории эксплуатация подземных вод уменьшает поверхностный сток, что подтверждается исследованиями гидрогеологов (Минкии Е.Л., Мир-заев С.Ш., Шерфединов Л.'З.и др.). фи этом сокращение поверхностного стока равно уме'ныиен/ю подземного питания реки вследствие отбора подземных вод на подкомандной территории, т.е.русловое выклинивание играет 'роль связующего звена между поверхностными и подземными водами.

На основании исследования особенностей и закономерностей формирования двух основных генетических составляющих боковой приточности для каждого водохозяйственного района бассейна р.Сырдарьи получены регрессионные, уравнения для их прогнозирования эаблаговреыенностыо один год, которые положены в основу алгоритмов решения соответствующих задач подсистемы "Водные ресурсы"АСУБ.

Для прогноза коллекторно-дрена'кного стока пг лучено уравнение регрессии:

У*е(и,) = К1 Хкд({) + Кэ ■ (Хора.м) + 1оРк,,.м)) , (2)

где , Х*а - среднемесячное рлехоцн к—пт:то]>Ж1-црен;|*нч< вод; Хор - то ке, водозибора на орошение ; I - индг.кс г есяцп

(¿ = 1*125 ; }' i , К г - коэффициенты регрессии; м -сдвижка во времени мечщу водозаборе!,! и коллекторно-дренакним стоком ( й = I+ 12).

Очевидно, что величина и является интегральной характеристикой конкретного БХР. lio сути - ото промежуток времени с момента учета водозабора из источника до момента учета коллек-торно-дренаяшого стока, т. а. время добегания води. Зп а то Бремя вода, забираемая из источника, протекает по каналам всех порядков (включая и временные оросители), трансформируется на орошаемом иоле в дренажный сток, который совместно со сбросными водами поступает о коллекторно-дренажкую сеть. Предложено назвать эту величину "временем рекуперации" - от латинского

RECUP£RAT!0 - обратное частичное получение вещества для повторного использования в том же технологическом процессе.

Величина времени рекуперации зависит от особенностей гидрографии конкретного водохозяйственного района, степени искусственной и естественной црениропаннссти, Последняя, в сном очередь, зависит от расчлененности рельефа, его уклонов и фильтрационных свойств норов,. Лодрсбпсе рассмотрение гидрогеологических условий и особенностей расположения мелиоративных систем в исследуемы* ЗХР указизает на правомерность нааей трактовки физического смысла времени рекуперации.

Так, например, Дальверзинский массив среднего течения размерен в зоне транзита потеков грунтовых вод ¡«¡ирзаватской кежгор-нгй зпчдини. !!нхняя часть массива расположена на плоской равнине третьей надпойменной террасой р.Сырдарьн, сложенной четвертичными аллювиальными отложениями с водсупором на глубине 250300 м. Средняя мощность водоносного пласта в нижней зоне составляет сколо 2СС м, коэффициент фптьтрации К<р = 30*50 м/сут, коо^нцлент водоотдачи i рунтз у = 0,12. В зтой зоне сооружена систем.') горизонтального дренажа с коллекторам!, стпоцядими ин-фпльтрациоиние води » р.Сирдарь». Расстояние, между коллекторами n cpei¡iv-t! составляет около 1200 м.

3?/:пяя теть Дияьпсратюяого массива расположена на прэд-rt рно? чгг^еи.чльчс-п релгоп^льной равнине сбившихся конусов выноса периодически чействуоциг юцстскез. Величина коэффициента ¿[нльтрлгми ч птой я-не с:.-смвая«т ICJ •*■ 30 м/сут, кепЗДициен? водоотд-им грунт i г = 0,12, средняя мощность ред^чт сного плас-тч ;"imi'¡ Ibü м.

Верхнюю зону от нижней отсекает система вертикального дренажа из более, чем 100 скважин. Вода, откачиваемая этими скважинами, по коллекторам отводится в р.Сырдарью.

Несложные гидрогеологические расчеты показали, что величина времени рекуперации для Дальверзинского массива не превышает 15 суток, что согласуется с результатами расчетов коэффициентов регрессионного уравнения (2) - 0 месяцев (табл.1). В последнем случае шаг итерации величины м при расчетах исчисляется в целых месяцах.

Для Голодностепского района среднего течения время рекуперации составляет II месяцев (табл.1). Объясняется это тем, что район занимает "глухую" зону погружения и рассеивания грунтовых потеков. Коэффициент фильтрации пород и среднем составляет 0,5 м/сут, уклоны потока грунтовых вод не превышают величины 0,002-0,003. Уровень грунтовых вод практически стабилен в годовом и многолетнем разрезе, что характерно для грунтовых вод застойного типа.

В ЧАКИРе процесс рекуперации растянут на 8 месяцев, в Ферганской впадине - на 7 месяцев (табл.1). Объяснить это можно масштабностью данных ВлР, распластанностью орошаемых массивов на большой территории. ..Здесь районы с интенсивной дренирован-ностыо перемежаются с территориями со слабой дренировашюстьи.

В пределах ВХР верховьев р.Нарын коллекторнс-дренджные воды не формируются.

Таблица I

Расчетные значения коэффициентов уравнения регрессии для прогноза коллекторио-дрепачшого стока

Водохозяйст-

Расчвтный

Значения коэффициентов

венный район период _Кг__ м R

Ферганская впадина 1956-1983 0,911 0,014 7 0,860 27,1

Ч А К И Р 1954-1933 0,923 0,004 8 0,(351 10, G

Голодная степь 1950-1983 0,800 0,028 II 0,913 18,8

Дальверэинская 1950-1938 степь 0,841 0,027 0 0,796 5,10

Для прогноза величины руслового выклинивания получены многофакторные регрессионные уравнения, где искомая величина Урус(4> является функцией четырех независимых параметров ; - поверхностного притока в расчетном году ; Х1(1-1)- то же, в предшествующем году; Хор») - водозабора на орошение из поверхностных вод ; Хояв(<} - отбора подземных вод.

Конечный вид уравнений для каждого ВХР получен на основе отсева из полной квадратичной модели статистически незначимых по 4 -критерию Стьюдента эффектов:

- Верховья Нарынв:

Урус(0 = 0.Н -Х%) - 0,031 -Хцы) - 0,00025 • Х^) ; (3)

Коэффициент множественной корреляции £ = 0,90 ; стандартная ошибка зависимого параметра <3 == 2,30 м3/с ;

- Ферганская впадина:

+о;ооо8-Х4го,ооо5-Х1а)-Х1(1.1)-аоорв-Х%)-Хо^0+

* 0,0031 -Х^-Хо^г 632 ;

II = 0,75 ; (э = 23 Л М3/с ;

- Среднее течение:

и«со -" 0,416 - - ^045 - . „ * 2,05 -ХтГ - 0,386 • Xоп[)(()+ 0,0004 ■ X1 а) -300; <51

/г - 0,79 ; в = 15,2 к3/с ;

- Ч А К И Р :

-о,т-Хо«ь(1)+о;ооов 'Хц^-Ш} (6)

ч = 0,85 ; & - 1,0 !1э/с.

Все члены уравнений (3—0измеряются п среднегодовых расходах воды (куб. 1//с^.

Пыла произведена оценка достоверности прогнозов, рассчитанных по гредлс!»еннк(.' регрессисннку уравнениям. Расчетные

уравнения получены на независимой выборке данных. Точность расчетов оценивалась на проверочной выборке.

Для оценки оправдываемости прогнозов использована номограмма, предложенная Г.В.Груза и Э.Я.РаньковоЙ (1983 г.), которая позволяет легко определить оправдываемость Р прогноза осуществления прециктанта ( У ) в интервале у ± лЧ при заданном законе распределения (дУ~ допустимая погрешность, принятая в размере 0,674 бу , где бу - стандартное отклонение предиктанта^,

Опрадываемость прогнозов ( Р , веллчлн коллекторпо-дре-нажного стока, рассчитанных по регрессионной модели (2), составляет для; Ферганской впадины - 82 % ; Голодной степи - 07 % ; Дальверзинской степи - 74 % ; ЧА1С!Ра - 80 %. Оправдываемость прогнозов величин руслового выклинивания (уравнения З-СЛ составляет: Верховья р.Иарын - 86 % ; Ферганская впадина - 70 % ¡Среднее течение - 74 % ; ЧАКИР - 70 %.

Для проверки истинности теоретических положений и подтверждения достоверности расчетов русловой притечности автор принлл непосредственное участие в работе комплексной экспедиции СЛШИРИ в 1983-1934 гг., которая в соответствии с распоряжением Миивод-хоза СССР от 24.12.81 г.1'» 6/7-05-497 провела работы по теме "Производственные исследования речного стока в мязспьях р.Иарын". Исследования экспедиции с 1У.1983 по Ш.1904 гг.показали, что на участке Токтогул-Учкурган имеется общая пгыточность 530 млн. куб.м, в том числе 197 млн.куб.м - русловая составляю,дая.

Расчетная величина руслового выклинивания ня независимей выборке данных по нашей методике составляет для зтею же периода 189,8 млн куб.м. Как видно, расхождение между натурной к расчетной величинами руслового выклинивания находится в пределах стандартного отклонения модели (3).

В процессе опытной эксплуатации задач подсистемы "Водные ресурсы" АСУБ Сырдарьи в 1983 г.автором было проведено сопоставление прогнозных величин боковой прптсчност.1рассчитанных по предложенной методике на независимой вибо.и:© пминк и официальных прогнозов Гсскоыгидромета УэССР с птнчески:.::! за вегетационные периоды 1980-07 гг. Резуяьта ты соннот^шлен.ш приведены на рис.2. Как зидно из рис.2, достоверность прогноза автора не уступает достоверности официальных прегггясп Роск«*н,И!фо-

мета. Преимущество предложенной методики заключается в большей заблаговременности прогнозов.

11. Метод оценки сокращения поверхностого стока при эксплуатации подземных вод, связанных с речными водами

Как покапано я работе, уравнения (3-6) позволяют не только оценивать величину руслового выклинивания при любой комбинации чередования лет по водности, но и определять величину сокращения поверхностных под при откачке подземных. Величина сокращения вычисляется путем сопоставления величин руслового выклинивания при нулевсм и фактическом отборе подземных вод для конкретного года. Предлагаемый кзтод удобен тем, irre отражает суммарное влияние хозяйственной деятельности на речной сток я связанный с ним подземный.

Расчета показывают, что наиболее ощутимое сокращение поверхностных вод при отборе подземных происходит в многоводный год, следующий за маловодным. В современных условиях мпкеимзльное сокращение составляет: для 2ергвнской впадины - 05 %, для ЧАКЛРч - 56 для Среднего течения - 45 % от величины отбора педземчыт под.

В табл.2 приведена сопоставительная сценка сокращения поверхностного стока по расчетам института "Средазгипрородхлспок" и автора. Из приведенных цгнньгх видно, что недоучет фактора водности лет в расчетах института "Среп.азгипроводхлопок" приводят к завышению величины сокращения в средние и маловодные годы соответственно на 7 и 12 % от величины отбора подземных вод.

ы. Основные и лекальные принципы управления боковой приточноепп при водохозяйственном планировании ЛСУЗ

3 условиях нар.1СТО**зего дефицита в бассейне р.Сырдпрьи в перспективе будет еннтлтьоя яодообеспеченнссть орошаемого земледелия, поскольку приоритет в требовании на деду будет у пи-тьсп-.гс, itut мунального я промышленного рсдосиабзсения. Для до-етнуення г:я1!;«'ачьи-гу нлредиоксгрРстрениого ущерба при снижении

300 -

200 -

100

о

Годы

1965 1986 190?

Рис. 2. Сопоставление прогнозных и фактических средних

расходов боковой приточности за вегетационные

периоды 1985,1636,1987 годов для участков:

I, от Андижанского вдхр.иУчкургана до Кайраккумского вдхр.; П. от Кайраккумского до Чардаринского вдхр. Ш. от Чарвакского вдхр. до устья р.Чирчик. Доверительные границы прогноза 0.6746": УГКС — автора ШИШ факт. (УГКС) —--

водообеспечекноети орошения необходима рациональная стратегия управления водными ресурсами бассейна.

При распределении располагаемых водных ресурсов между во-допотребителями необходимо учитывать возможность повторного использования для орошения коллекторно-дренажных и сточных вод в объеме, который ограничен качеством этих вод, В перспективе в результате реконструкции мелиоративных систем и достижения оптимального мелиоративного режима в водохозяйственных районах бассейна р.Снрдарьи количество коллекторно-дренажных вод существенно сократится. Однако при росте промышленного производства я развитии канализации возрастет сброс сточных вод от прсмкомбыта, что позволит объему суммарных располагаемых к использований! вод оставаться в ближайшие 25 лет на достаточно стабильном уровне.

При практически полном использовании стека реки и значительной части возвратных вод выносимые ими соли будут накапливаться на полях срсяения и в местах выклинивания дреап-шъгх вод. При пток, если в Ферганской впадпке и ЧМИРе будет набяпдаться некоторое рассоление земель па счет мелиорация, то в среднем течении 3,5...5 млн тонн солей необходимо отводить за пределы деятельной территории - в ЛрнасаЯское понижение (2-3,5 куб.нм/год).

В работе указано на необходимость предусмотреть отведение некоторого объема возвратных вод в Аральское море - во неполна- ■ ние постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР !Р 1110 о? 19 сентября 1938 г."0 мерах по коренному улучшению пкологичзс-кой и санитарной обстановки в районе Аральского моря...". Отводить в Арал рекомендуется высокомпнерализованные возвратные вода, которые невозможно использовать внутри орошаемого контура и которые нецелесообразно отводить во внутренние понижения (1,3 куб.км/год1. Исходя из этого, необходимо ограничить сброс в реку сточных вод от промкебыта и от ирригации. За уровнем 2000 года в реку рекомендуется отводить 3,5...4,0 куб.км/год возвратных вод.

Наиболее перспективной технологией использования коллекторно-дренажных вод является создание внутри- или межсистемных регулирующих и аккумулирующих емкостей, куда будут сбрасываться дре-ня^нне виды, а такге неизбежные ерг^низуционгые сбросы из оросительной сети. Сооружение таких емкостей не только увеличив располагаемые водные ресурсы, но в сочетании с АСУ водораспределением позволит в перспективе уменьшить организационные потери ориентировочно до 2 от головного водозабора в систему.

Таблица 2

Сопоставительная оценка сокращения поверхностного стока от эксплуатации подземных вод в бассейне р.Сырдарьи по данным института5и автора (среднегодовые расходы воды, куб.к/сУ

:0тбоп под- : Сокращение : Сокращение поверхностного стока по расчетам автора

Водохозяйст- :земных вод : поверхност-:--------------■-------------------------

зекный район :в размере : ного стока : Многоводный год : Средний год : Маловодный год

•.восполняем®: по схеме, : А = 10 1 : р( = 51 о : Я< = Ю % : запасов : КИОВР*' : р±., = 93 % : = 5") % : />4., = Г? %

впадина 373 294 295 263 248

ЧАКИР 136 87 92 82 71

Среднее течение 54 23 26 22 20

Зсего до

Чзэдаринского зодсхранили'ца 357 33?

563 409 413

й'Уточнение схемы комплексного использования к охраны всдннх ресурсов бассейна р.Сырдарьи -- "Средазгкпрслодхлспм", 197? г., том 2, кн.2.

При водохозяйственном планировании необходимо также помнить о том, что при отборе подземных вод, связанных с речным стоком, сокращается величина руслового выклинивания. Поэтому в плановых водохозяйственных балансах величину зтого сокращения необходимо учитывать.

Как было показано (табл.2), принятие недостоверного объема располагаемых к использовании ресурсов (в сторону занижения) приводит к занижению продуктивности орошаемых земель. Таким образом, социально-экономическая эффективность орошаемого земледелия, рассчитанная по величине располагаемых водных'ресурсов, принятых по данным института "Средазгипроводхлопок", будет соответствующим образом занижена.

Для определения величины этого занижения в работе произведен сопоставительный расчет социально-экономического эффекта орошаемого земледелия по методике В.А.Духовного, разработанной специально для целей АСУБ Сырдарьи <табл.3).

Т а б л и ц а 3 Расчет экономической эффективности учета величины сокращения поверхностного стока при отборе подземных вод в бассейне р.Сырдарьи

Показатели и единицы : Формулы и : „,,„,,„

измерения : обозначения ' : овлиЧ1,"а

Фпктическая валовая

продукция растениеводства, В

млн руб. 3070

Фактическая орошаемая т

площадь, тыс.га г 2402

Продуктивность ооошаемого п

гектара, руб/гя ^ 1275

Объем поцозабото на орошение, V"

куб км/ггд 4 22,8

Занижение величины сокращения поверхностного стока пои отборе подземных под (59 * обеспеченность а\«/

стокаТ, куб км 1,32

Нов^я (расчетная^ продуктивность, д/,= Лг/(1- —г}^

Прирост продуктивности, оуб/га а!1= Пр~ Пч> 102

Рост объема валовой продукции,

млн.руб. 244,8

Продолжение табл.3

Показатели и единицы : Формулы и - : поп,,иинй

измерения : обозначения : величина

Коэффициент роста валовой К-(В+лВ)/в

продукции ' I,0Э

Прирост годового национального

дохода от прироста сД Г,659+ Ы9 ¿пХ

продукции, млн.руб. 1,750

Долевой аффект (10 X); тыс.руб. 175

вывода и предложения

Проведенное исследование дает основание для следующих выводов и предложений:

1. Гидрологические и водохозяйственные особенности бассейна р.Сырдарьи определяют структуру боковой приточности, согласно которой последняя складывается из устьевых сбросов боковых притоков, коллекторно-дренайшого стока и подземной (русловой) составляющей. В каждом водохозяйственном районе бассейна доля той или иной составляющей в сумме боковой приточности различна.

В результате хозяйственной деятельности практически полностью сократился устьевой сток боковых рек, значительно возросла доля коллекторно-дренажных вод и руслового выклинивания.

2. На величину коллекторно-дренажного стока основное влияние оказывает величина водозабора на орошение. Между водозабором и сформированным им кояяекторно-дренажным стоком суцествует определенная сдвижка во времени, которая обусловлена геоморфологией, гидрогеологическими условиями и строением гидрографической сети конкретного водохозяйственного района. Впервые получены числешие значения лтой сдвижки для четырех водохозяйственных районов бассейна р.Сырдарьи.

3. Величина руслового выклинивания зависит от ряда факторов естественного и антропогенного характера, основными из Которых являются поверхностный приток в текущем и предшествующем периодах, водозабор на орошение и отбор подземных вод. в замкнутых границах каждого водохозяйственного района русловое внк-

линивание является связующим эвеном между поверхностями и подземными водами.

4. Многофакторные регрессионные модели коллекторно-дренаж-ного стока и руслового выклинивания с удовлетворительной точностью прогнозируют их значения с эаблаговременностыо один год. Предложенные уравнения использованы в программном обеспечении задач I очереди АСУБ Сырдарьи.

5. Предлагается оценивать величину сокращения поверхностного стока при эксплуатации подземных вод в масштабах водохозяйственных районов бассейна через величину сокращения руслового выклинивания. Максимальное сокращение поверхностного стока при отборе подземных вод происходит в многоводные годы(с экстремумом в многоводный год, которому предшествовал маловодный период).

6. Максимальное использование эксплуатационных запасов подземных вод целесообразнее в маловодные годы. При этом экономический ущерб будет меньшим, если свести к минимуму отбор из неутве-ржденных запасов подземных вод. В многоводные годы эксплуатацию подземных вод необходимо довести до минимума. Причем для орошения подземные воды вообще не откачивать, сохраняя их для маловодных лет.

7. Использование предложенной методики с учетом качества воды позволит в перспективе более рационально управлять боковой приточностью для достижения минимального народнохозяйственного ущерба от снижения водообеспеченности орошаемого земледелия в условиях нарастающего дефицита воды.

0. Практическая реализация разработок диссертации в ходе создания и эксплуатации АСУБ Сырдарьи подтверждает их эффективность, а также перспективноть выбранного автором направления исследований.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Духовный В.А., Прохоренко Н.И., Соколов В.И. Возвратный сток в бассейне р.Сырдарьи // Гидротехника и мелиорация, 1983,

3. - с.76-79.

2. Духовный В.А., Прохоренко Н.И., Соколов В.И. Взаимосвязь подземных и поверхностных вод Средней Азии в условиях их использования // Состояние и перспективы использования подземных вод для орошения / id.: Наука, 1908. - с. 160-164.

3. Мягков C.B., Соколов В.И. Особенности формирования дре-нажно-сбросных вод и методика их прогнозирования в бассейне р.Сырдарьи. -Тр.САНИИРИ, 1986. - с.I14-123.

4. Прохоренко Н.И., Соколов В.И. Об особенностях определения водных ресурсов в бассейне р.Сырдарьи // Сб.научн.тр.ин-та "Средазгипроводхлопок". - Ташкент, 1985. - с.55-61.

■5. Рекомендации по методике расчета объема коллекторно-дренажного стока на предстоящий год / Соколов В.И., Мягков C.B. // Утверждены Минводхозом УзССР 16 апреля 1990 г. - 19 с.

6. Соколов В.И. Прогнозная оценка подруслового стока в бассейне р.Сырдарьи (на примере Ферганской долины^ // Изв.All УзССР. - сер.техн.наук. - 1985, № 2. - с.43-45.

7. Соколов В.И. К прогнозу'боковой приточности для целей АСУВ - Сырдарья // Тез,докл.Всесоюзн.научн,-техн.совещания. Минск, 1986. - с.135.

8. Соколов В.И. Особенности формирования боковой приточности в бассейне р.Сырдарьи // Тез.докл.Всесоюзн.конф.ИВП АН СССР. Москва, 1986. - с.30-32.

9. Соколов В.И. К вопросу обоснования эффективности подсистемы "Водные ресурсы" АСУБ Сырдарьи.'- Тр.САНИИРИ, 1937,

- с.9-14.

О