Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

"МОДЕЛЬ ВЛАГОПЕРЕНОСА В СИСТЕМЕ ""ПОЧВА-РАСТИТЕЛЬНОСТЬ-АТМОСФЕРА"" И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧАХ"

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме ""МОДЕЛЬ ВЛАГОПЕРЕНОСА В СИСТЕМЕ ""ПОЧВА-РАСТИТЕЛЬНОСТЬ-АТМОСФЕРА"" И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧАХ""

3063В

РОССИЙСКАЯ ШДШ1Ш 11ЛУК

инстюгг водных ИР0ВДЙ1

На Орвкш ^укшш;«

СТАРЦВВА Зоя Паагвлейионовва Ш 166£.673:661.67Э].001,672

МОДЕЛЬ ВЛАГОПЕРВНООА В С И С 1 К М В "П О Ч В А - Р А С Т НТЕЛЪНОСТЬ - А 1 Ц О С Ф В I* А" И БЕ ПРИМЕНЕНИЕ В Г И Р О Л О Г И 4 Е О К И 1

ЗАДАЧАХ

Специальность п .ОО.Ш Гидрология суши. воднив ресурсы, гндроышн

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на сояскшше учашв сшсшш кандидата географически! науи

Шмиша - 19&>

Гапстч наюлвеаа в лаборатории гидрологического цикле с ужи Институте водешх проблем РАН

Нпутаый руководитель: доктор фшжхо-мегоматичвскнх наук, профессор Л.С Кучмент.

0в№паяыо1^ ошювенты: доктор ребграфпескях наух Г.Н.Панив; кандидат фшко-математвческид наук, вед.в.с. А.П.Бойко

Рвдушвя организация: Институт географии РАН.

Зашита диссертации состоятся 1993 года

в 10 чао. на заседают Специалшвнрованного совета Д.003.37.01 ■Ч'идрология суга, вода» ресурса, гидрохимия" при Институте водащ проблем РАН.

Адрес: 107078, Москва, уд. Новая Баоыаивая 10, Ш1 РАН,

О

С диссертацией можно ознакомиться в биОмотекв Института водных проблем Р1Н.

Автореферат разослан ' '¿І?* г.

Ученый секретарь Олтщаднзировашюго совета

доктор гоогргфпвских паук, профессор Я. | В.С.Затотваа

І

ОНШкЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность работы. Испарение воды с повершости гючьи и в результате жизнедеятельности растений являются одной из основных составляющих водного баланса речных бассейнов. Однако в гидрологических расчетах в застойнее время для определения сушарюго испарения применяются упрощенные методы, не учитивапцие изменчивости характеристик почва в растительного покрова. Необходимость развитая моделей гидрологического цикла дм задач управлення гидрологическими процессами ва водосборе, оценка влияния деятельности человека на составляйте водного баланса» совероенствованиа описания водообмена в климатических и экологических моделях требует существенного уточнения методов расчета с уїма pao го испарения.

Цель работы состоит в построении фівико-штеивтической модели тепло—н влагопереноса в системе "почва -ре стеше - атмосфера" и разработке схеш расчета суммарного испарения для гидролсгнческих задач с учетом вмещайся информации о свойствах почвы и характерно, так растительного покрова.

Научная новизна. Предложена, численно реалізована и апробиро вана физико-математическая модель тепло-и влагопереноса в системе "почва-растение-атмосфера" с учетом гидре- и тешюіщзнческих свойств почвы и видовых особенностей растений. Модель позволяет производить расчеты сушарного испарения, профилей влажности и температур почш в воне аэрации и на поверхности растительного покрова по среднесуточной в срочной метеорологической информации.

практическая ценность. Разработанная фізико-мвтематиздск&я модель тепло-м влагодоревоов в системе "почва-растение мэгфрв" может быть использована для расчетов сушарного испарешы и дина кики влажности почвы для участков с различными типами поча и рас

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЛЇЧЯАЯ Г'^ЛИОТЕКА Моск.се/. , . 'ЭДвМИИ

титвльности, а такие для учета неоднородности подстилащей поверхности для расчета испарения по большим территориям и параметризации гидрологического цикла ерш в моделях климата.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на семинарах лаборатории гидрологического цикла суии и Секции ученого Совета Институте водник проблем РАН, на научном семинаре ИМ РАН, Всесотеаой школе-семинаре по математическому моделированию гидрологического цикла (Москва, ИШ АН СССР, 1964, 1986, 1988), на'ассамблее НАПГ (Чехословакия, Щюга, 1991),

■ Использование результатов работы. Результаты исследования составил! раздел заключительного отчета о научно-исследовательских работах ИШ РАН по теме "Параметризация гидрологического цикла суши".

*

Публикации. По теме диссертации опубликовало 6 работ. Список публикаций приводится в конце автореферата.

Стуктура и объем работа. Диссертация состоит ив введения, пяти глав и заключения обеим объемом 139 страниц, в том числе 30 рисунков и 10 таблиц. Список использованной литературы вклйчает 109 наименований работ отачЙтвенто. и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш, нздокеш дели и задачи исследований.

В первой главе дается описание основных физических процессов влагоперевоса в системе "почва-растение-атмосфера". Приьодитсп описание упрощенной схемы движения вода из почвы через корневую систему растений в атмосферу.

Процесс испарения с почвы может быть разделен на три ооношив стадия, когда I) интенсивность испарения зависит только от метеоусловий; 2> при образовании верашего просуаенаого слоя начинают влиять гидрофизические свойства почвы; 3) движение влаги шЮлэде-ется только в виде диффузии водяного пара за счет температурит градиентов.

Трансшфшщя вода растениями может существенно превшать и с паренив с почвы. В настоящее время преобладает мнение, что интен сввностъ треясгшрации во многом определяется устъичной регуляцией, и значительное место в етой главе уделено описанию устьичши от верстий их строаяию и взаимодействии с о крупа ища средой. Среди ВНеЛШИХ факторов, непосредственно ВЛИЯ1Ш1 11S ПриЦвСС BCIIaJwHHfl с поверхности листьев, можно выделить наличие доступная дм растьинй почвенной влаги, интенсивность солнечной радиации, концентрация С0г в воздухе н температурный ракш.

В аакличении главы приведен краткий анализ abiumiJME>]«:"¡cii¿h вертикальных перемещений водяного пара в пограничном слое ttiMoutu

ры-

Во второй главе приводится опасении раамчнш ciuk^vi) ^сча та суммарного испарения с поверхности сунн.

При решении arpono та о ро логине ских и мима i пческлх aaisu и-я*

■или широкое распространение метода расчета сумирного испарения, в основе которш лежит тешюбалансовнй годіод.

При необходимости более точного, учета влажноетных в тепловых характеристик подствлащей поверхности супи и видовых особенностей растений для расчетов суммарного испарения в климатических и гидрологических моделях.используются уравнения диффузии влаги и теплопроводности. Развитие глобальных моделей климата во многом способствовало исследованию влияния на вертикальный влагошренос ве-одвородностей подстилающей поверхности суни. Решение проблемі свя-еано с разработкой моделей; позваляших восполнить необходимую информацию на основе интерпретации спутниковой информации и ее щи-вязки к наземным измерениям. Реализация международных програмі шірех-мовішї, РІРЕ и КУРЭКС-88,91 во многом способствовал» дальнейшему развитию методов перехода от точечных измерений испарения водосборе к получению осреднении по площади турбулентных потоков и влажн^тных потенциалов листьев.

В гретьей главе описывается структуре модели тапло-и влагопереноса в системе "почва-растение-атмооферв" и ее численный алгоритм. ^

Рассматриваемая ниже модель конструировалась с учетом специфики гидрологических моделей и ограниченности фактических данных, в связи с йтим было сделано ряд допущений, которые упрояают постановку задачи: слов растительности приписывалось одно значение температуры и влажности, влияние вертикального распределения листьев яа по тога коротковолновой я длинноволновой радиации на учитывалось, теплоемкость листьев считалась пренебрежимо малой.

Сухарное испарение представлялось в виде суммы двух раздельные іготоков: тряпспирвняи В, и испарения с поверхности почвы В ,

которые определялись ш зависимостям

8 =0 -.--Ш (I)

1 гв+га

• уЧ'-зч : ' (21

Я„=ра-=-:- * (2)

где q* (Tj) - уделъаая влажность насыщения в устыгшт отверстиях при температуре листьев q* (Tg) - удельная влажность насыщения на поверхности почвы при температуре поверхности появыт^, удельная влажность воздуха в межлистноы пространстве, определяемая по формуле предложенной Дврдорфом; г0 - устыгшов сопротивление; гн н г^ аэродинамические сопротивления ва поверхностях листьев и ого-леиной почвы; Lit относительная площадь листьев;ра - плотность воздуха« относительная влажность воздуха на поверхности ночви, an ределяеиая по формуле Томпсона

Г 1

где м - молекулярный вес вода, ty- универсальная газовая достоян -ная, g - ускорение свободного падения. 4 - об'вмная влажность поч вы.

Влагоперенос в почве н поглощение воды корневой cacitiuui описывались уравнением диффузии влаги М Or щ л

~Sz " ЗГр^' Эг" ' K(i)J " 3Г<Е'4) «>

где к«) - гндравдическакя проводимость почвы, bit) - коаМццкет дяМуэии, Br(s,t) - эмпирическая функция описыващая ват внешнее и

ноглосцениа корнями растений почвенной влага в адиницо оО'ьма

't-

£

гяэ р^ - плотность корневой системы, которая описывается акспонен-дазлыюЯ функцией, убыващей по глубине, я эмпирическим ководпця--штом р0, задающим максимальную плотность корней, ®г - водный потенциал в корневой системе, Ь - эмпирический параметр, который монет содержать информацию о конфигурации корней.

На поверхности почвы ведаются ведущие граничные условия

Р-В = ► к ] . Яри *-*'<! (в)

ПРИ М*>1

еле Р - интенсивность осадков, Е -в^/р испарение с поверхности почвы, р1Т - плотность, воды, I - максимально возможная интенсивность инфильтрации в приповерхностном слое при влеююсти почвы равной Атаг, которая называется пористостью.

1!ри глубоком залегании грунтовых вод на нижней границе пот-ионного слоя принималось "

' "Яв * 0 ^ <7>

Условие (3.8) предполагает выполнение . равенства потока глаги вй Гровна 2=ги гидравлической проводимости.

Начальные условия задаются па наблюдений (13(0,ь)^Р(г)). Влажностные характеристики почвы $(1>), К(«), В(-Й) определяется по вмпщичепоот формулам, куда вюдят почвонно-гидрологические яслютантн.

Поташная листа Ф1 определяется из уравнения баланса влаги

л

о"

где 7,г - глубина корлеоОигаемоЯ яшы (вг-ага). Лвра:'им ®г черве к^ и сспротишшп'Э сосудистой системы рестлния потоку вода; определи у—плис" счжротиклепие с помоиц.я рмпиричогжсй ;гмули как фупк-

цщ)^! параметра г^- минимального устьичного сопротивления. щ*»-образуем выражение (10) так, чтобы оно содержало только одну неизвестную величину - потенциал Используя итерационную процедуру, мы имеем возможность определять потенциалы листа с заданной точ костью.

Авродинамические сопротивления я г^ выражаются как обрат вая величина произведения скорости ветра в коэффициентов ьлагооО-мена с поверхностей почвы я растительности, которые определяются по вмпирнчесюш формулам.

Температуре поверхвос^и почвы получается на основе чясланного

ре.ения уравнения тепло^дности

где оеГ «Х - коэМициенты теплоемкости к теплопроводности почш

Граничное условие на поверхности почвы при е^О может бить за

дано в веде ЯГ

-д^—^ (10)

где - суммарный поток тешш, ноступаэдиЯ на незатевеныую ластьоИ поверхность почни

где ик - эмпирическая функция, определявдая ту часть единичная площади, которая закрыта лнстьмн, С^ - поток короткоьолнобо! радиации, - поток длинноволнового противоизлучения атмоофи]*!, Ор^.О^- потоки длинноволнового излучения швархносте! раститеяь иости и почвы. Потоки скрытого и явного турбулентного обмана

Для нижней границы кориеойитаемого слоя шшао записать

граничное условие в виде 'ОТ

\

где расстояние между вт в горизонтом I, не котором температуре почва в течение теплого времени годя практически не меняется и равна ть.

Соответственно уравнение тешювого баланса слоя растительности. висота которого г» превышает 2 метра, эаписываетмся как

\' < °в1+°га-2 • >-Ов1+Ш • (13)

где 0в1 - поток коротковолновой радиации, - шток длинноволнового противоизлучения атмосферы, ^.С!^- потоки длинноволнового излучения поверхностей растительности л почш. Потоки скрытого и явного турбулентного обмена О^я '

Для задания тепловых штоков ввх*(1вв'аг&'0>г1*';1г8 использовались вмЕшрячешше формулы, описанные Ы.И. Будыхо, л.Т. Матвеевым и Л.В. Дирдорфом.

Температура поверхности почвы т определялась также на урвв-пения тешювого баланса дея^льного слоя почш, в котором отток тепла в толку грунта описывался с помощью эмпирических формул. Проведанный анализ значений штоков влаги, полученных с помочью различных методов расчета температуры поверхности почш, показал, что могут довольно сильно отличаться температуры листьев и О

почвы (до & С) только при минимальных значениях влажности почвы, но в втом случае испарение очень мало, и при рассмотрении внутри-сезонной динамики суммарного испарения в целом выбор методе расчета поверхностной температуры.почки не влияет на конечный1результат.

Уравнения тепло- и влагопереноса вместе с допияматальными соотношениями для вычисления входящих в них кошмшш&и'юв рейветон с поыоцы> конечно-разностных методов. Использовалась и&яшан чага-рехточечная схема. *

В четвертой глава анализируются результаты верификации модели; приведены описания эмпирических коиИмциенто» и параметров модели и входных данных наблюдений.

Проверка разработанной модели сушарного испа^юния проводилась по материалам наблццений четырех опорных станций Роскомішро -мета, относящихся к лесостепной аоне Европейской части России: Гигант (Ростовская область), Петрннка (Курская область), Каменная степь и Воронен (Воронежская область). Станции расположены в района умеренно континентальным климатом с периодически оовторищимися засухами; почвенный покров опытных полей представлен черноземами.

На атих станциях в 70-£0-ые годы проводился полный комплекс стандартных агрометеорологических наблюдений, который включает из иврения температуры и влажности воздуха, скорости ветра, облачности, декадные измерения профилей влажности почвы и высоты растений, а также каадую пентаду определяется сушарное испарены« о псающью почвенных испарителей. [Іаиболав шлнимг андяотся натбриіші вайди даний станции Каменная степь.

В уравнения модели входят коэфГюшенты, которые 1Щ}»делялиеь аз литературных источников, их численные значения па меняются п^« переходе от одного пункта к другому. (ТВвЛИП»1 1).

Таблица I

Список коэффициентов и параметров модели' одинаковых дня каждой

стащив и культуры.

Линейная плотность корней в урчвн. (Б) * "Яо 0.1

СМ"1

сопротив. корней в уравн. (8) сек гг *

Потенциал влажности эавядания листьев Ф ■ * Ч.Ю*.

Коеф. влагообмена для столен■ почвы «в о.оосг?

Альбедо поверхностей листьев и почвы о.а

Излучательная способ, растений и почвы є 0.98

Почвенно-гидрологич в ские константы и коаМициейты теплопроводности задавались ш справочникам. Два параметра калибровались. Это коэффициенты филътации Кд и минимального устьичшго сопротивления г их численные значйїия определялись о помочь» оптимиза- -цискной процедуры Гоэенброка для каадой станции отдельно..

При расчетах по модели мы старались охватить как можно больший период времени - до десяти лет для озимой пшеницы на станциях Гигант и Коменпан степь, четыре сезона для ячменя -Каменная степь к ло три гола для гречихи, клевера и Собовш; трав соответственно для станций Пвтринкэ и Воронеж; кроме того были выполнены расчеты для водно-балансови* учветков Каменной степи и Петринки, на которых в порвем случае рос ковыль, а во втором костер и пырей ползучий; вре-мэтпгап отрезки нойлшений были 10 и 6 лет для каждого растения.

Для озимой пшеницы на полях станции Каменная степь ошибка расчетов не превысила 2ІЛ за исключением двух лет 1975 и 1964. Однако, из дневниковых записей наблвдателей следует, что в эти годи нз-зй сильных суховеев зерновые я травы на воднобалансовом участке были угнетены и к середине шля засохли. Ялина сезона вегетации для озгаюй шаницы в 1976 году оказалась короче на месяц, чем в 1976 году с нормальными погодными условиями. Не основании полученных результатов можно сделать вывод, что при метеорологических уело вих близких к среднемвоголе тним ошибки расчетов в среднем не превышают 20*. Аналогичные расчеты £ылн выполнены для ярового яч-' меня и ковыля (воднобалансовый участок), для которых ошибка расчетов не шила за пределы заданной точности. Удовлетворительная точность - около 20}, получена для станций гигант, Воронеж и Петрин-ка.

Было проведано сравнение штоков суммарного испарения го модели не только с фактическими, но и потоками, полученных с немощью тешюбалавсовой модели Б. Яворского. На рис. I а,б,в приведены результати расчетов суммарного испарения к профилей влажности гочвн по модели тепло-, а влагопвреноса и суммарного испарения по тепло-балансовой модели. Сравнение вычисленных и измеренных величин показывает в целом их удовлетворительное соответствие. Модельные объемы испарившейся влаги также неплохо согласуются друг с другом, а нмеотиеся расхождения, вероятно, происходят из-за отсутствия некоторых фактических данных, которые использутася в модели В. Яворского.

Был проведен качественный анализ точности расчетов температур поверхностей почвы и растений. На рис. 2 а,0,в приведен внутри«?-ооккыН ход вычисляемых по модели температур и измеренных температур

(Ä

E - !-НЧ¿елеїші;Є ПО 1.» 'ел .1, ? - !і')Ч',ІСЛ1й1!1ШЄ HÜ І.'ЮЛй.Чі;. ,Я)'0{ С КО ГО ,

з о р о н s а

тс

\

****** 2 1

І

о

,н и м

' s ff

s з ■-«;

л -і HAU

'Л СЯ s ті О -І f» TJ a

-î

«H =

s

E ■ 5

ііиздоа в почвы ва глубине 5 см. Из рис. 2 видно, что после скаии-вашш (на оси времени отмечено буквой У - укос) происходит резкое повышенна температуры поверхности почвы Tg, а по мере отрастания растений контрасты сглаживаются и происходит постепенное сближение кривых Та. Т^ U Tg, ïç. При высоких влажноетях почвы все четыре температуры могут отличаться не более чем на 1,6-2°с.

Бил проведен контрольный расчет по срочной метеорологической информации с учетом внутрисуточного хода солнечной радиации с цель» выявления возможных ошибок за счет среднесуточного осреднения срочной информации. Расчеты показали практическое совпадение всех вычисляемых величин.

В пятой главе рассматриваются возможности применения разработанной физико-математической модели тешо-и шагопареноса в трех прикладных задачах.

Модель вертикального влагопареноса была использована для расчетов суммарного испарения с водосбора р. Сейм на основе гидрометеорологических данных, измеренных во время проведения международного эксперимента КУРЭКС-88.

Рассчитывались вертикальные потоки влаги и профили влажности почвы для участков с различными типами почв и растительности, выделенных на основании карт почв и землепользования. Всего 4 типа почв и 8 видов растительности. Затем испытнвались различные подхода к осреднению суммарного испарения по площади бассейна. Проверка

надежности расчетов испарения для отдельных участков и сравнение *

способов осреднения испарения по площади производилось с помощью модели формирования стока р. Сейм, разработанной B.D. СМахтиным. Проведенные расчеты показали, что рассчитанные по предложенной моделі личина испарения и влажности почвы достаточно хорошо учи-

гавэют нводнородвость характеристик водосбора и позволяет повисеть точность расчета суммарного испарения по большой территории.

Антропогеное увеличение концентрации оо2 может привести как к глобальному потеплении климата, так и к непосредственному влияния на интенсивность испарения влаги растительностью из-за увеличения устыгчного сопротивления.

С шжющью разработанной нами модели была сделана попытка оце -нить общий эффект увеличения содержания С02 яа суммарное испаренар при различил сценариях климата и изменения концентрации С02 в атмосфере.

Для численных экспериментов использовались материалы наблюдений трех агрометеорологических станций Гигант, Каменная степь и Воронеж для сезона вегетации с недостаточным увлажнением (1979г. станция Гигант), с избыточным увлажнением 1982 г. (Каменная степь), а также типичный ш метеорологическим условиям для лесю степной зоны сезон вегетации лвдернн (1966 г. станция Воронеж). Выли выполнены расчеты суммарного испарения за сезон вегетации длр 12 различных изменений климата ССи. Результаты численнкх экспериментов приведены.в таблице 2, Обозначения: ¿т&- изменения темпере туры воздуха, - изменения влажности воздуха, 'Ли - изменения скорости ветра, Лш - изменения ЬА1, Аг0 -изменения устыгпюго сои ротивления. В сценарии 4.3 А1а заменено на ДР ~ 11М измерен1 осадков. Величины суммарного испарения и изменения алиментов кли матической системы даны в Я, температура воздуха в к°.

«

Таблица 2

ы дт а "а ли Ш Гигант Каменная Воронеж

;ЦйййрШі К° % * % % 1979 степь 1982 1986

1.1 6.3 5 41 8

і.2 6.3 24 14 5 15 3

1.Э 6.3 14 15 40 4 15 2 ,

2.1 3,6 3 22 3

2.2 3.6 30 26 3 . -12 -8

2.3 3.6 30 26 15 40 0 -10 -10

3.1 -1.1 ~1 -6 -5

з.а -1.1 22 1О0 2 -25 -12

3-3 -1.І £2 100 15 40 3 -25 -13

4.1 40 0 -13 -10

•4.2 2.0 40 0 -1 о .

4.3 2.0 10 40 2 -10 -5

Из результатов, приведенных в таблице 2 мохво видеть, что потепление климата обусловленное увеличением содержания со2 не обязательно приводит к увеличению суммарного испарения.

Численный алгоритм влагопереноса, описанный в главе 3, с ее-значительными изменениями был включен в модель формирования водного режима орошаемой территории, разработанной А.Х. Маховым. Данная модель воспроизводит вертикальное движение почвенной влаги из насыщенной зоны в зону верзша и далее через сосудистую систему растений и ириземщй слой воздуха с учетом пост; їлания атмосферних ооадкое и поливных вод; также она описывает дренажний сток, что позволяет производить оценки безвозвратных ПОТПрЬ воды в ороси-

п

тельной системе. № формирование возвратных вод кроме вертикально го влагопереноса окаэнвают непосредственное влияние ^ впитывание влаги в почву, взаимодействие почвенных и грунтовых вод, движение влаги в водоносном слое, образование поверхностно-сбросных вод и их движение в коллекторной сети.

Расчет влагопереноса проводился по уравнениям (1-8) с петом переменной мощности зоны аэрации. На нижней границе этой зон», совпадаицеб с уровнем грунтовых вод, задевалась максимальней вляж ность. Верхняя граница насыщенной зоны зада воле сь итерациями из уп ловия выполнения годного баланса в почвенной колонке, ограниченной дневной поверхность» и водоупором. При расчете испарения использовались уравнения (1-2), в которых температура листьев принималась равной температуре воэдуха та, в телшература почвы Т^- измеренной температуре почвы на глубине Б см. Для описания неустановившегося движения грунтовых вод использовалось одномерное уравнение Буссинеска, расчет дренажного стока по руслам коллекторов осуществлялся с помощью уравнений кинематической волны. Объеш поверхностного стока - склонового и транзитного определялись из эмпирических соотношений. Возвратный сток с. орошаемой территории оценивался по суше поверхностного стока, транзитного Сброса и дренажного с.оке. К числу неучтенных потерь относится также объем испарившейся влаги при поливе полей дождевальными установками. В условиях сухого и жаркого климата капли воды попавшие на листья и даже находящиеся еще в воздухе успевакпг испариться раньше, чем они впитаются в почву.

Модель формирований возвратного стока использовалась для приближенных оценок минерализации возвратных вод. Выявлено, что в течение вегетационного периода возвратные воды имнгт наибольшую минпр.т

л?

лииацаю в начала н в конца периода, когда сток сформирован, в основном дренажными водами. В период массовых поливов минерализация ьоэаратного стока снижается за счет разбавления пресными сбросными водами.

Проверка параметризаций влагопереноса, включая- суммарное испарение. проводилась но материалам наблюдений экспедиций ГШ в 1374-1976 на территории Ставропольского края. В течение трех сезонов вегетации измерялись уровни грунтовых вод, суммарного испарения, объемы подач воды и поверхностного сброса поливной воды на двух орошаемых полях, засеваешх лщерной и озимой пшеницей. Ошибки расчетов суммарного испарения по модели за три года не превысили 17«.

Основные результаты и выводи

В процессе выполнения настоящей диссертационной работы получены следу коне результаты:

1) Предложена, численно реализована и апробирована физико-штематическая модель тепло- и влагопереноса в системе "почва-растительность-атмосфера". В модель включены описания основных процессов, описыващих перенос тепла и влаги в зоне аэрации с учетом поглощения влага корнями растений, испарение с поверхности почш, транспирацив, формирование теплового режима деятельного слоя почш и слоя растительности. Для расчетов по модели предусмотрено использование стандартной агрометеорологической информации с суточным интервалом осреднения; возможно такжа использование срочных метеоданных с часовыми шагами по времени.

2) Разработанная модель тепло-*и влагопереноса была испытана ио материалам натурных наблщекиЯ на 4 а громе тец «логических стал-цних Гигавт, КЕ.иеннйи степь, Вороне* и Петриика, расположенных в

ІЗ

лесостепной зоне Европейской части России. Результата численних экспериментов показали удовлетворительную согласованность ньгчис ленных в измеренных потоков суммарного испарения, профите в влажности почвы, температур поверхности почвы и растительного покрова.

0} Исследованы влияния различных подходов х описают теплото-реноса в почве на точность определения суммарного потока испарившейся влаги за сезон вегетации.

4) Исследовано влияние интервала осреднения входных метеодав-ных на точность расчетов суммарного и оперев, л и профілей влажности почвы; показано наличие несущественных различий в результатах рас-' чатов, выполненных по срочной в среднесуточной входной метеоинформации.

Б) Модель суммарного испарения была прююнена дм расчетов испарения с баосейяв р. Сейм. Использование' модели влвгопереноеа для описания предпвводочного увлажнения в бассейне р. Сейм позволило рассчитать характеристики стока по модели фориірованся дождевого стока в отдельных случаях с большей точность*), чем щя использовании измеренных профилей влажности.

Разработанная наш модель Шла применена для - оценок чувствительности суммарного испарения к иамевениям койцентрацая оо2 в атмосфере.

Модель влагопереноса использовалась для оценок потерь волн в оросительных системах. Расчетная схеме сушврного испарения была вклЕчеиа в модель формирования возвратного стока, с ермочью которой исследовался гидрологический режим орошаема полей с глубоким и низким залеганием груатоных вод.

Основное содержание диссертации излояено в следупвих работах:

ао

1. Кучмент Л.С., Мотовилов Ю.Г., Старкове 3.11. Моделирование влагопереноса в системе почва-растительность-приземный слов атмосферы//Водные ресурсы 1989. N2. С.32-39.

2. иотовилов Ю.Г., Старцева Э.П. Численное моделирование вдагооС-шна между деятельным слоем почвы и атмосферой//Метеорология и гидрология. 1985. Нв. С. 86-93.

3. Старцева Э.П. Учет теплоперекоса в почве а модели суммарного

испарения//Метэорологвя и гидрология. 1990. ни. & 93-100.

. _ *

4. Kuohiaent L.8., Hotorilov Y.Q., . Starteeva Z.P. B<w»ltivity of ayapotranspiration and soil moisture to possible ollmatlo ohangee/ZOonferenoe on ollmate and water, vol.1, Helelnkl. iinland, 11-15 вер.,. 1909. P.236-251.

Б. Kuotuaent L.B., Btarteeva Z.p, Model ling moisture transfer In tha нво11-оапору-atmosphere" eyetem./ZProo. of international eyrnpo eliun. Vienna, 11-24 aug. 1991- P.218-227,

• 6. Kuohraoiit L,B., St&rteeva Z.P. Sensitivity of UTapolranspirati-ол soil moisture tlx wheat fields to ohaiigee In oil-mate and direct erreota of oarboii diotlde/ZHydrologitial 3oi. Jour, vol. 36 (6). 1991 ■ P. 6Э1 -643. 5

ііоддясаяо в начать 2.12,1932 г., -5о рта? SflxíM/IS. Тар. 10

Москва. • Тяпограїня РАСИ!,