|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Модели многолетней изменчивости ресурсов пресных подземных вод в условиях климатических измененийНИР
Models of groundwater resources variablity in conditions of climate changes
- Руководитель НИР: Поздняков С.П.
- Ответственные исполнители: Гриневский С.О., Самарцев В.Н., Филимонова Е.А.
- Участники НИР: Барановская Е.И., Василевский П.Ю., Дедюлина Е.А., Кортунов Е.В., Лехов В.А., Муромец Н.Н., Преображенская А.Е.
- Подразделение: Кафедра гидрогеологии
- Срок исполнения: 1 апреля 2016 г. - 31 декабря 2020 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): РНФ 16-17-10187
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116041210078-7
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Геологическое обеспечение минерально-сырьевой базы, безопасности хозяйственной деятельности и развития инфраструктуры России
- ПН России: Рациональное природопользование
-
Рубрики ГРНТИ:
- 38.61.15 Динамика и режим подземных вод
- 38.61.31 Ресурсы подземных вод
-
Ключевые слова:
изменение климата, ресурсы подземных вод, геогидрологическое моделирование, инфильтрационное питание
groundwater resources, geohydrological simulation, recharge -
Описание:
Целью исследований является обоснование модельно-ориентированного подхода, методов и методики анализа многолетней изменчивости ресурсов пресных подземных вод для их устойчивого использования в условиях климатических изменений. Решаемые задачи: 1. Обоснование оптимальной структуры геогидрологической модели для количественного анализа многолетней изменчивости ресурсов подземных вод в масштабе речного бассейна 2. Разработка моделей выбранных ключевых бассейнов и проведение модельных экспериментов на них 3. Обобщение результатов, выявление масштаба влияния возможных климатических изменений на многолетнюю изменчивость ресурсов пресных подземных вод зоны активного водообмена Для этого разрабатываются динамико-стохастические модели, пригодные для анализа, прогноза изменений и устойчивого использования ресурсов пресных подземных вод. В рамках единого подхода к поверхностным и подземным водам обосновывается оптимальная теоретическая геогидрологическая модель, включающая процессы трансформации осадков на поверхности, тепловлагоперенос в зоне аэрации, формирования эвапотранспирации, инфильтрационного питания и динамики подземных вод. Такая модель позволяет диагностировать, анализировать и прогнозировать влияние нестационарной многолетней изменчивости климата на естественные ресурсы подземных вод зоны активного водообмена. Для решения поставленных задач выбираются ключевые объекты – бассейны малых рек, расположенные в зонах избыточного и умеренного увлажнения Европейской части РФ, на которых ведется или предполагается водоотбор подземных вод. Основной метод исследований ключевых объектов - проведение, анализ и обобщение результатов серий численных экспериментов на геогидрологических моделях. Для каждого из выбранных ключевых объектов выполняется цикл модельных исследований, включающий: А) Разработку и параметризацию расчётной геогидрологической модели. Б) Калибрацию модели по данным о среднемноголетних уровнях подземных вод и меженных расходах их разгрузки, В) Ретроспективный анализ чувствительности пространственно-временной изменчивости инфильтрационного питания к параметрам модели и наблюденным временным рядам осадков и температур, как характеристик наблюденной многолетней изменчивости и тенденций изменений климата. Г) Проведение прогнозных динамико-стохастических расчетов влияния ожидаемых климатических изменений на ресурсы подземных вод. Е) Обоснование устойчивого использования подземных вод в обозримой перспективе. На основании полученных результатов будут разработаны методические рекомендации по оценке влияния возможных климатических изменений на ресурсы и эксплуатационные запасы пресных подземных вод.
-
Abstract:
The study aims to study the model-based approach, methods and techniques of analysis of long-term variability of fresh groundwater resources for their sustainable use in climate change. Tasks: 1. Justification of the optimal structure geohydrological model for quantitative analysis of long-term variability of groundwater resources in the river basin scale 2. Development of models of selected key basins and conducting model experiments on them 3. Summary of results, revealing the scale of the possible impact of climate change on the long-term variability of the resources of fresh groundwater zone of active water exchange To this end, developed dynamic-stochastic models suitable for analysis, forecasting change and sustainable use of fresh groundwater. Within the framework of a unified approach to surface and groundwater is justified optimal theoretical geohydrological model that includes processes of transformation of rainfall on the surface heat and moisture in the vadose zone, the formation of evapotranspiration, infiltration and groundwater dynamics. This model allows you to diagnose, analyze and forecast the impact of the non-stationary long-term natural climate variability on groundwater resources active water exchange zone. To achieve the objectives selected key sitess - small river basins are located in areas of excessive moisture and moderate European part of Russia, which is being or is proposed water intake of groundwater. The main method of research of key objects - conducting, analyzing and summarizing the results of a series of numerical experiments on geohydrological models. For each of the selected key projects executed cycle modeling studies, including: A) Development and parameterization of the working geohydrological model. B) Calibration of the model according to the mean annual groundwater levels and discharge to rivers, B) A retrospective analysis (reanalysis) of the sensitivity of the space-time variability of infiltration parameters model and observation time series of precipitation and temperature, as the characteristics of the observed variability and longterm trends of climate change. D) Forward-dynamic-stochastic simulation of the expected impact of climate change on groundwater resources. E) Justification for sustainable use of groundwater in the foreseeable future. Based on these results will be developed guidelines to assess the impact of possible climate change on resources and use fresh groundwater.
-
Планируемые результаты:
1. Обоснованная расчетная модель позволяющая проводить геогидрологическое моделирование с учетом доминирующих в разных ландшафтно-географических условиях процессов трансформации осадков на поверхности и формирования инфильтрационного водообмена в условиях меняющегося климата 2. Разработанные и обоснованные для каждого тестового объекта геогидрологические модели и результаты численных экспериментов 3. Выявленные закономерности и тенденции многолетней изменчивости ресурсов подземных вод для каждого объекта и их связь с наблюденной климатической изменчивостью и прогнозными изменениями климата 3. Обобщение результатов с оценкой масштаба влияния возможных климатических изменений на многолетнюю изменчивость ресурсов пресных подземных вод бассейнов малых рек 4. Разработанная методика оценки влияния возможных климатических изменений на ресурсы и эксплуатационные запасы пресных подземных вод в бассейнах малых рек.
-
Научный задел:
Авторами проекта впервые в Российской литературе рассмотрены структура геогидрологической водно-балансовой модели и содержание ее отдельных блоков, обоснованы принципы ее использования для оценки инфильтрационного питания, эвапотранспирационной разгрузки и ресурсов подземных вод. Разработана методика геогидрологического моделирования для оценки влияния возможных климатических изменений на питание подземных вод . Обоснованы подходы к параметрическому обеспечению геогидрологических моделей и количественно охарактеризованы различия среднемноголетних величин инфильтрационного питания в зависимости от ландшафтных условий и глубины залегания уровня грунтовых вод. Для моделирования процессов трансформации осадков на поверхности земли авторам разработан оригинальный программный код SURFBAL, позволяющий на суточном уровне дискретизации рассчитывать и в летний и зимний период аккумуляцию, впитывание, испарение осадков, формирование склонового стока и потенциальной эвапотранспирации в представительной точке водосбора. . В рамках выполнения грантам РФФИ 08-05-00720-а, 15-05-00841a и работ по госконтракту с Федеральным государственным бюджетным учреждением «Информационно аналитический центр развития водохозяйственного комплекса» (ФГБУ «Центр развития ВХК») по базовому проекту 12фцп-М4-05 «Разработка методики построения карт прогнозного изменения ресурсного потенциала подземных вод под влиянием климатических изменений” накоплен опыт геогидрологического моделирования питания подземных вод в условиях стационарного климата и при его возможном изменении.
- Добавил в систему: Поздняков Сергей Павлович
Источник финансирования НИР
| грант РНФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 апреля 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Модели многолетней изменчивости ресурсов пресных подземных вод в условиях климатических изменений - сбор информации и обзор литературы |
| Результаты этапа: | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Модели многолетней изменчивости ресурсов пресных подземных вод в условиях климатических изменений - обоснование методов моделирования |
| Результаты этапа: Основные результаты этапа состоят в следующем: 1. Параметрический анализ чувствительности впитывания талой воды в период оттепелей и весеннего снеготаяния показал, что объемы зимне-весеннего впитывания, формирующие весеннее питание подземных вод наиболее тесно связаны с объемом осадков в зимний период и числом дней с положительными температурами (оттепелями) в холодный период. Отрицательная корреляция между объемом впитывания за холодный период года и максимальной глубиной промерзания оказалась незначима. Несмотря на то, что выбранные ключевые объекты, охарактеризованные метеостанциями (Воронеж, Владимир, Жиздра) имеют различные среднемноголетние объемы осадков и средние температуры, для них всех получены примерно однотипные корреляционные зависимости, что свидетельствует об универсальности полученного вывода для центрального региона европейской части РФ. 2. Протестирована и опробована на ключевых объектах методика анализа влияния наблюденных климатических изменений на подземный сток с использованием геогидрологического моделирования процессов трансформации осадков в питание поземных вод и подземный сток путем интеграции моделирующих программ SURFBAL и Hydrus 1D и Modflow 2005 в единый комплекс. 3. Выявлены динамико-стохастические закономерности многолетней изменчивости питания и его режимообразующих характеристик и их связь с наблюденной климатической изменчивостью с начала 60-х годов прошлого века. Для всех ключевых объектов наиболее чувствительным к климатическим изменениям является модельная глубина сезонного промерзания, которая имеет выраженную тенденцию к уменьшению за выбранный период 1965-2015 годов (рис. 12 в прилагаемом файле). В то же время многолетняя динамика питания подземных вод оказалась менее однозначной. Для всех выбранных объектов с одной стороны существует корреляция между временными рядами питания, что объясняется по-видимому глобальной динамикой осадков для всего центрального региона европейской части РФ. С другой стороны для метеостанции Владимир получен выраженный тренд увеличения питания во времени, метеостанции Жиздра – отсутствие тренда, а для метеостанции Воронеж слабо значимый тренд (рис. 13 в прилагаемом файле). 4. Результаты геогидрологического моделирования влияния современных климатических изменений на формирование питания и разгрузки подземных вод и баланс эксплуатационного водоотбора показали существенные климатические вариации составляющих естественного баланса подземных вод и степени их участия в обеспечении эксплуатационного водоотбора. Проведенные исследования показали значительную роль эвапотранспирационной разгрузки подземных вод в общем водном балансе речного бассейна даже для исследуемых гумидных условий. При эксплуатационном понижении уровней грунтовых вод на участках с неглубоким их естественных залеганием происходит перехват этой разгрузки подземных вод, а также – увеличение инфильтрационного питания. Эти процессы формируют значимую часть водоотбора, что уменьшает степень воздействия эксплуатации на речной сток (рис. 14-15 в прилагаемом файле). | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Модели многолетней изменчивости ресурсов пресных подземных вод в условиях климатических изменений - разработка моделей объектов |
| Результаты этапа: | ||
| 4 | 17 мая 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Модели многолетней изменчивости ресурсов пресных подземных вод в условиях климатических изменений - модели тестовых объектов |
| Результаты этапа: | ||
| 5 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Модели многолетней изменчивости ресурсов пресных подземных вод в условиях климатических изменений - региональный анализ |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".