автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Анализ и оптимизация вероятностных моделей управления запасами

над емия наук ссср

вьгаишггаьш? центр

На правах рукописи УДК 519.874

РУБМЬСКИИ Григорий Борисович

анализ и оптимизация вероятностных модели управиенш

ЗАПАСАМИ

05.13.16 - Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных

исследованиях

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

москва 1990

Работа выполнена в Вычислительном центре АН СССР

.Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор В.В. КАЛАШНИКОВ доктор физико-математических наук, профессор А.Г. СУХАРЕВ тсоктор физико-математических наук Й.В. ДИКУСАР

Ведущая организация - Институт проблем управления АН СССР

на заседании специализированного совета Д 002.32.04 прй Вычислительном центре АН СССР (117333, Москва В-333, ул. Вавилова, 40, конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИ АН СССР

Зашита состоится

Автореферат разослан «Лб" С&№Г7 1990 г.

Ученей секретарь специализированного совета, доктор физико-математических наук

; • ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

''■^эвитие хозяйственной деятельности в бассейнах Днепра, ¿^{астр!^, Дуная и других причерноморских рек сопровождается возрастающим использованием речного стока населением, промышленностью, тепло- и гидроэнергетикой, ороиаемум земледелием и другими отраслям. В результате этого снижается обили объём и изменяется режим поступления речных вод в Черное море.

Исследования автора на основе обобсэния статистических и во-дохозяйстзенних ежегодников, а такяе других опубликованиях источников позволили оценить современное и перспективное водопстребле-ние в бассейнах черноморских рек на территории СНГ, в других при-дунайских странах, в Грузии и в Турции. Установлено, что суммарный объём полного водогготребления в бассейне Черного моря в настоящее время достиг 100 км3 в год и з перспективе удвоится; при этом безвозвратное изъятие речных вод может возрасти соответственно от 40 до 80-100 км3. Значительная часть стока рек ежегодно перераспределяется многочислеьныш гидроииэргсузлами с крупном водохранилищами комплексного назначения с периода весеннего половодья на летнюю или зимнюю ыег.енъ. Около половины объёма использ.'/емчх еод приходится на долю стр.ан СНГ.

Предварительные расчеты стока и других составляв« водного баланса Черного моря па гноголетаий период, выполненные актором з составе работ по Генеральной схеме комплексного использования и охраны водных ресурсов СССР, показывают, что существенное нарушение естественного режима речного стока окажет значительное влияние на водный к солевой баланс всего моря и з особенности с го. мелко водно?, высокопроауктизкой з бпояэгпчесяо* отновзкли северо-западной части. Зто молет привести к издан-энига стрлтг^нксиин и циркуляции морских иод л /'.естлонлизацл-.г лиоенчоЗ органической зотош серовол^т.оаной

зоны, занимающей в настоящее время свыше 90 % объёма моря.

При определенных гидрометеорологических условиях (продолжительные сгонные ветры, прохождение глубоких; атмосферных циклонов) возможен подъём сероводородосодеркаших слоев воды к поверхности моря, что приведет к снижению биологической продуктивности морских вод и ухудшит экологические условия в прибрежной зоне. Эта проблема требует обстоятельного изучения и проведения специальных исследований.

Для предотвращения или ослабления возможных отрицательных последствий в природно-экологических условиях моря и побережья необходимо осуществить комплекс водохозяйственных, технических, организационных и других мероприятий. В первую очередь следует обосновать размеры допустимых изъятий речного стока. Наряду с решением природоохранных задач это позволит сохранить важную роль ГЭС днепровского каскада и других рек в производстве электроэнергии.

Актуальность теш обусловлена тем, что проблема расчета изменений водного баланса Черного моря под влиянием хозяйственной деятельности в государствах.его бассейна, оценка негативных последствий в природно-экологических и хозяйственно-бытовых условиях моря и побережья, а также научное обоснование комплекса мероприятий для предотвращения или существенного ослабления таких последствий стали особенно актуальны в последние годы. Изъятие части речного стока на первоначальное заполнение многочисленных водохранилищ, дополнительные затраты воды на испарение, годовое и сезонное перераспределение речного стока каскадами ГЭС; безвозвратное потребление воды населением, коммунальным хозяйством, промышленностью, теплоэнергетикой, орошаемым земледелием и другими отраслями, наряду с подачей в перспективе части вод черноморских рек в другие бассейны с каядым годом оказывают всё большее влияние на годовой сток и его внутригодовое

распределение.

Представляемая работа является результатом многолетних исследований автора в рамках Генеральной схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов СССР и Комплексной программы научно-технического прогресса в СССР, выполняемых в В/О "Гидропроект" им. с.Я. Н^ука и в Московском геологоразведочном институте имени с. Орджоникидзе.

Цель исследований.

Г. Разработать методику определения основных составляющих водного баланса Черного моря при отсутствии непосредственных наблюдений за некоторьми из них.

2. Выполнить оценку снижения притока речных вод к морю под влиянием водохранилищ, роста безвозвратного водопотребления и переброски стока в другие бассейны.

3. Оценить качественно предстояще изменения режима моря, возможные нарушения режима сероводородной зоны и дать предварительную оценку ухудшения экологических условий.

4. Предложить комплекс мероприятий для предотвращения или ослабления негативных изменений в экологических системах моря и побережья.

Исходные данные. Следует'отметить, что выполнение данной работы потребовало от автора сбора и обобщения многочисленных материалов по гидрометеорологическое режиму моря и побережья в НИИ, гидромет-фондах и библиотеках Москвы, Санкт-Петербурга, Одессы, лиена и Севастополя. Автор принимал личное участие в 4-х экспедициях по Черно^ морга. В результате исследований получены длительные (за 66 лет) непрерывные ряды среднемесячных наблюдений: сток рек, атмосферные осадки, 'уровень моря, результирующий сток в Керченском проливе и др.

Общая методика исследований основана на анализе фактических данных по стоку рек, атмосферных осадков на побережье и изменения

запасов воды в море, опубликованных сведений о притоке подземных вод к водообмене в Керченской проливе, а также расчете недостающих составляя®-«: водного баланса моря с учетом существующих в настоящее время теоретических представлений и гипотезы автора. В работе использованы рассчитанные автором данные и сведения проектных организаций по современному водопотреблению в бассейне Черного- моря. Иетодом хозяйственного баланса определено снижение притока речных вод к мор», по которому вычислены изменения водного баланса и оценг ни соответствуйте нарушения в режиме моря. Затем разработан состаг мероприятий по ликвидации или ослаблению негативных явлений в море и на берегу.

Научная ноЕизна.

1. Впервые рассчитан по годам приток речных вод к Черному мор:-; с побережья ЗУрции и уточнен суммарный сток рек всего бассейна с учетом его изменений в дельте Дуная, Ддепро-Бугском и Днестровском лиманах.

2. Впервые вычислены важнейшие составляющие водного баланса Черного моря по месяцам и годам за 68-летний период А921-1988 гг./ в том числе результирующий сток в Керченском проливе и в Босфоре.

3. Разработана методика оценки влияния, хозяйственного использ< вания речного стока на водный баланс моря и выполнены соответствующе расчеты.

4. Существенно уточнены данные по безвозвратному водопотребле нив в бассейнах Дуная и Днепра, впервые расчитано водопотребление в бассейнах рек Турции и определено безвозвратное водопотребление всего бассейна Черного моря, по месяцам за 1950-1988 гг.

5. Вычислены изменения притока речных вод к Черному морю и во дообмена в Керченском-проливе под влиянием хозяйственной деятельно ти и оценено соответствующее изменение результируюсего стока в

Босфоре.

Практическая значимость и реализация Результатов исследования.

- Разработанная методика расчета речного стока малоизученных районов, оценка снижения притока речных вод к мора и сведения, полученные автором, об изменении водного баланса моря в перспективе практически полностью использованы при составлении Генеральной схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов СССР (1979 и 1983 гг.), а также при выпуске сводного научно-технического отчета по научному направлению 1.4.0. "Региональные проблемы научно-технического прогресса в СССР на 20 лет" (1987 г.). Отдельные выводы и рекомендации автора использовались в научнкх отчетах ОдО ИКЕЮМа, ИБП АН СССР и др. организациях, в т.ч. на двух отраслевых выставках в павильоне электрификации СССР на ВДНХ.

Аггообашя работы. Основные теоретические положения, результата расчетов и рекомендуемые мероприятия докладывались на Объединенной секции водного хозяйства и экономики гидроэнергетики Технического совета Гидропроекта и Научного совета НИСа Гидропроекта, на заседании секции водохозяйственных обоснований и гидротехнических сооружений научно-технического Совета института "Укргипрозодхоз", совместном семинаре лабораторий гидрологических проблем и устьез рек Севастопольского отделения ГОИНа, на научном семинаре отдела прикладной океанологии ИНЕШа АН Украины, на расширенном заседания кафедры Океаногеотехнологии МГРИ, на заседании кафедры Океанологии МГУ, а также на 10 научных конференциях, съездах и совещаниях.

Публикации. Важнейшие результаты исследований автора опубликованы в 10 научных работах и II отчетах по НИР.

Структура и обьеи работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и приложений. Работа содержит 150 страниц текста, Ю рисунков, 47 таблиц в основном текста и 16 таблиц в прилете-

нкк. Список использованной литературы включает 100 публикаций отечественных и зарубежных автороБ.

'ОСНОВНОЕ СОДЕККАНИЕ РАБОТЕ

Во введении кратко сказано о необходимости гарантированного водообеспечения отраслей хозяйства государств бассейна Черного моря, об зкологической опасности дестабилизации режима сероводородной зоны у. взаимосвязи этих проблем с решением вопросов водного баланса. Говорится также об актуальности теш, цели к обдей методике исследований, научной новизне, практической значимости и реализации результатов исследований, об апробации работы.

Е петзвой главе приведены краткие сведения о корфокетрических характеристиках моря, о климатических условиях бассейна моря, а также о некоторых особенностях гидрологии рек к океанологического режима моря, в т.ч. о сероводороде.

Во второй главе рассмотрены основные составляющие водного баланса Черного моря в бытовых условиях, т.е. в условиях сложивтейс} хозяйственной деятельности. Приведено уравнение водного баланса и показана обшая схема водообмена моря.

Водный баланс Черного моря для годовых и месячных интервалов времени можно записать в виде:

где Ч'р - приток речных вод;

V, - приток подземных вод;

V,, - результирующий сто.1: кя Азовского моря;

\'с - объем осадков на акваторию моря;

V* - сбъе:м пстаривтейся воды;

V- — 7 . . Г.: СТОК Л НС О Г»;

Затем последовательно анализируются все важнейсже составляющие водного баланса. Поверхностный приток речных вод рассматривается по крупнейшим бассейнам и гидрологическим районам: Дунай, Днепр и Южный Буг, Днестр, реки Крыма, Краснодарского края, Грузин, Турция, Болгарин и Румынии. Необходимость уточнения стска рек диктовалась тем, что по имеющимся публикациям среднемноголеткнй сток оценивался от 309 до 500 км3 в год. Основное различие приведенных данных обусловлено неточностью сведений о водности рек анатолийского и кавказского побережий. По этой же причине в опубликованной литературе практически отсутствуют данные о годовом стоке рек в море по годам. В работах СО ГОИНа, наиболее полно осэегаз'гих этот вопрос, обычно приводится лишь ряд годовых величин стока за 1923 - 1940 гг. и с 1945 года, н.э. не учитываются годы с экстремальной водностью (IS2I и 1941 гг.).

Сток Дуная, как правило измеряемый в вертоше дельты,, уточнен нами за счет его трансформации в дельте: изменение объема зздк в руслах дельты при разном уровне реки; объема атмосфэрнкх осадков; потерь стока при испарении и траспирации; суммарного притока речных вод ниже вершины дельты; запаздывании стока при прохождении его по дельте. Установлено в частности, что аккуьс/ляция веды я дельте колеблется в пределах от 1,0 км3 в октябре I9PI г. у. -январе-феврале 1925 г. до 4,9 км3 в мае-иане 1970 г. Объем атмосферных осадков в дельте от 0 в августе 194?. г. до Т, I к-.-3 в январе

1933 г. Суммарное изменение стока Дуная в дегсьте за 19Я1-1965

*

составило в среднем 3,54 км3 в год при экстремальных значениях -- 1,0 км3 в 1975 г. и - 5,7 км3 - в 1964 г. Экстремальные изменения месячных величин стока были в пределах от +Г,6 км3 з октябре 1926 г. до -2,3 км3 в апреле 1942 г.

Сток Днепра и Южного Буга уточнен с учетом изменений з Днепро-

-Бугском лимане (примерно по той же схеме, что и сток Дуная в дельте). При среднем значении снижения годового стока в Дчепро-Бугском лимане 0,6 км3 предельные значения наблюдались в 1954 г. (~1£5 км3) и в 1977 г. (-0,19 км5). За отдельные месяцы он изменялся от +0,25км" в июне 1975 г. до -0,45 км3 в мае 1931 г.

Изменение водности -реки Днестр в Днестровском лимане почти на порядок кенысе, чем в Днепро-Бугском лимане. Суммарное снижение стока рек сеЕеро-эаладного побережья Черного моря оценивается з .■

4,2 км3 в год, минимальное -1,1 км3 (1929 г.), максимальное -6,6км3 (1964 г.). Во внутригодозом разрезе водность названных рек в устьевых областях наиболее заметно снижается в апреле-июле, в то время как в январе-феврале она даже несколько увеличивается.

В целом за рассматриваемый период приток речных вод в северо--заладную часть Черного моря составил 261 км3 в год с колебаниями

3 ч

от 153 км в 1921 г. до 389 км в 1970 ,г. Во вторую половину периода сток увеличился примерно на 14 км3 в год, несмотря на рост безвозвратных отъемов речных вод.

Сток рек Крыма не играет особой роли в балансе моря. По нашим расчетам за 1921 - 1988 гг. он равнялся в среднем 0,32 км3 с-макси-1<умом 0,67 км3 в 1968 г. и минимумом 0,07 км3 в 1930 г.

Объем стока рек побережья Краснодарского края за 1926-1988 гг. колебался от 5 км3 (1949 г.) до 12 км3 (1981 г.), составляя в среднем 8 км3 в год. Сколь-нибудь выраженная тенденция стока рек этого района (так же как и в Грузии) не обнаруживается.

Вторым по водности районом Черного моря является Западная Грузия. За 1921 - 192? и 1925 - 1986 гг. средний сток рек района, включая турецкую часть бассейна реки Чорох, составил 43 км3; максимум - 57 км3' (1922 г.), минимум - 31 км3 (1969 г.).

Наиболее трудоемким оказалось определение водности рек Турции.

На основе расчетов автора /1984/ с учетом последующих уточнений годовой сток рек турецкого побережья за 1930 - 1986 гг. опречелен в 36 км3 с предельными значениями от 25 км3 в 1949 р. до 51 км3 э 1940 г. Вйутригодовое распределение водности рек этого района рассчитано с меньшей точностью.

Сток малых рек Болгарии и Румынии, непосредственно впадающих в Черное море, также был вычислен автором впервые. За. 1930 - 1580 он составил в среднем 2,2 км3 в год с максимумом 4,0 км3 в 1940 г. и минимумом 0,7 км3 в Г949 г.

Суммарный сток рек всего бассейна Черного моря за 66 лет определен нами в 353 км3 с предельными значениями от 234 км3 (1921 г.) до 512 км3 С1941 г.), В целом за вторую половику периода ок увели-' чился на 16 км3 в год. Экстремальные значения стока всех рек за месяц колебались от ГО км3 в сентябре 1921 и 1950 гг. до 83 км3 в мае 1942 г., что соответствует слою воды на акватории моря в 24 и 196м;.

Приток в северо-западную часть моря составляет в среднем +74"; от стока всех рек с колебаниями от 54% (1939 г.) до 80% (1970 г.). Соответственно доля рек Грузии составила 12%, 8% (1555 г.) и 1755 (1950 г.), доля рек 1Урции - 10$, П (1970 г.) и Ш(Г954 г.). Максимальное влияние северо-западного "раЯсна"наблюдается в августе ( 79%), а наименьшее - в апреле -( 7155). з летние месяцы возрастает доля рек Грузии, а в зимние месяцы - Турции. Это свидетельствует об асинхронности водности отдельных регионов,

Подземный приток моря на основе опубликованных сведений нами принят неизменным, равным 5 км3 в год с равномерным Бнутркгодовкм распределением.

Для расчета атмосферных осадков, выпадающих на акваторию меря, а работе использованы ежегодные данные наблюдений в 20 - 40 пунктах

побережья моря с применением модульных коэффициентов и с привлечением материалов Справочника по климату Черного моря /1974/. За 1921 - 1988 гг. на акваторию моря выпало в среднем 535 мм осадков в год. "Минимум их составил 406 мм (1921 г.), максимум - 793 мм (1988 г.). Экстре!^мы месячных сумм осадков определены нами в 5 мм (август 1986 г.) и 153 мм (ноябрь 1981 г.). За вторую половику рассматриваемого периода осадков в среднем выпало на 20 мм больше, чем в первую половину.

Одной из важнейших составляющих водного баланса моря является испарение. Непосредственные наблюдения над .испарением с поверхности моря не проводятся, поэтому наш использована общеизвестная формула Еулейкина-Самойленко: Е =&\А/(Е«у~ > основные параметры которой модут бьггь определены из метеонаблюдений над морем и на побережье. Следует отметить, что полной идентичности этих параметров над сушей и над морем не существует, кроме того велика асинхронность значений скорости ветра и дефицита влажности в отдельных пунктах побережья и имеются разные точки зрения на величину коэффициента & . Расчетные средние годовые испарения изменяются от 521 мм (Очамчире) до 1290 мм (Анапа).

С учетом вертикальной стратификации приводного слоя воздуха и многолетних данньк Справочника по климату Черного моря /1974/ нами рассчитано испарение в 17 береговых пунктах, имеющих наиболее длительные периоды наблюдений и расположенных во всех характерных районах моря (от Варны до Батуми). С использованием модульных коэффициентов и соотношений между средними величинами испарения в море и в прибрежной зоне определено испарение по месяцам за 1921 - 1988 гг. При среднем годовом испарении в 885 мм минимальное испарение 653 мм наблюдалось в 1985 г., максимальное (1087 мм) - в 1551 г. За вторую половину периода испарение уменьшилось примерно на 40 им в год, что

обусловлено в основной снижением скоростей ветра над морем, особенно зимний период. Минимальное испарение за месяц составило - I мм (май 1933 г.}, а максимальное - 209 мм (октябрь 1951 г.).

Водообмен в Керченском проливе осуществляется в оба направления, однако для нас наиболее важен результирующий сток из Азовского моря, который определяется из водного баланса моря:

уд р о Ч: и '

где У - результирующий сток в проливе;

А

- сток рек; У08 - атмосферные осадки; V,. - результирующий сток в Сивая; ^ - испарение; 4Чм~ изменение объема моря. Средняя величина результирующего стока в Керченском проливе за 1921 - 1987 гг. составила 17,0 км3 с предельными отклонения?« от -7 км3 в 1954 г. до -1-52 км3 в 1941 г. Для месячных интервалов времени объемы результирующего стока в проливе колебались в пределах от +16,5 км3 з мае 1942 г. до -10,8 км3 в январе 1921 г. Полученные, данные в общем согласуются с результатами работ СО ГОШа Альтман, Г972г./, хотя в отдельные месяцы наблюдаются значительные отклонения как в одну, так и в другую сторону.

Изменение объема моря, определяемое колебаниями уровня его поверхности, обусловлено как переменой количества водя, так и деформационными колебаниями уровня из-за воздействия атмосферного давления, сгонно-нагонных ветров и плотностных изменений. Имеются так?е разнонаправленные вертикальные движения отдельных участков моря и побережья, меняющие емкость чаш 'моря, а также однонаправленное заполнение моря взвешенными наносами речного стока'и продуктами ветро--волновой абразии берегов. Анализ причин колебаний уровня Черного

моря псзвсшя .установить наиболее существенные процессы, которые можно учесть в данной работе. Упрощенное уравнение изменения .уровня коря: ¿Н^ДН,^^ ТАНп-йНз7

где дНг- обшее изменение уровня по данным береговых пунктов;

йН - изменение уровня моря, необходимое для расчета вод-гл

ного баланса;

дН^, - колебания уровня под влиянием атмосферного давления; йН„- колебания уровня вследствие изменений температуры и

солености морских вод; л.Н3 - повышение уровня за счет заносимости моря тверды!® осадками рек и береговой абразии. Дяя расчетов использованы данные по уровням моря в 10-30 береговых пунктах, охватывающих практически всё побережье. За период с 1921 по 1985 гг. средний уровень моря составил 689 мм (соответствует -31,1 см ЕС) при колебаниях среднегодовых уровней от 454 мм (1921 г.) до 853 км (1981 г.) и среднемесячных экстремумах: 339 мм в октябре 1921 г.; 1000 мм в мае-июне 1970 г. Непосредственно для расчета водного баланса рассчитаны ежемесячные приращения уровня коря. Наибольшее приращение уровня моря +183 мм зафиксировано в мае 193Г г., а наибольшее снижение уровня -129 мм - в сентябре того же . года. Во вторую половину рассматриваемого периода наблюдается заметное снижение весенне-летних приращений (в мае -28 мм) и увеличение приращений в межень (в январе +36 мм).

С учетом того, что перемена атмосферного давления на I мб вызывает противоположное смешение уровня морских вод на I см, рассчитаны соответствующие колебания поверхности вод моря за 1921-1988гг. ¡Три осреднении за 68 лет максимальный подъем уровня наблюдается в апреле, а наибольший спад уровня - в сентябре. Экстремальные изменения уровня Черного моря под влиянием атмосферного давления дости-

гали -ГГ7 мм в феврале Г976 г. и +132 мм в феврале 1946 г.

Изменение средней температуры воды Черного моря на I января за 1921 - 1985 гг. колебалось от +4,3° (1922 г.) до -2,9° (1953 г.). Соленость морских вод за календарный год изменялась от (1935 г.) до -2,2%о (1936 г.).

Суммарное изменение уровня моря за счет плотности воды определено наш в пределах от -40 им (1935 г.) до +38 мм (1936 г.).

Водообмен в Босфоре представляет собой наиболее трудноопределяемую составляшзгсо водного баланса. Регулярные наблюдения над уровнем моря вблизи пролива не проводятся, отсутствуют также сведения об инструментальных измерениях скоростей течений. Косвенные расчеты водообмена в проливе, выполненные в ИНБЮМе, носят также эпизодический характер. В связи с этим оценка стока в Босфоре выполнена нами как результируюшая водного баланса моря. Аналогичный метод использован в работах СО ГОИНа, однако различие в методике определения стока рек, неучет влияния плотностных изменений уровня и атмосферного давления и отсутствие сведений об экстремальных по водности годах привело нас к необходимости пересчета данньгх по водообмену з Босфоре. За 1921 - 1988 гг. средняя величина результирующего стока составила 227 км3 в год. В 1950 г. результирующая водообмена в Босфоре имела наименьшее значение 24 км3. В многоводные годы (1941, 1980 и 1981 гг.) результирующий сток в Босфоре превышал 400 км3. Внутригодовое распределение стока в проливе характеризуется максиьумом в апреле-июне (50^-60 км3). В сентябре-декабре результирующий сток минимален (-7-5-16 км3). Примерно в 13% случаев, происходит запирание Босфора К4 прекрашение поступления нихнебосфорс-ких вод в Черное море. Наиболее часто это происходит в марте-июне. Почти треть месяцев в году (в сентябре-декабре - около 5($) преобладает нижнее течение, т.е. результирующий поток имеет отрицательное значение я направлен из 'Ираморного в Черное море.

Сводка данньгх па водному балансу Черного моря приведена, в таблице о

В третьей главе рассмотрен водный баланс моря в естественных условиях, т.е. с учетом хозяйственной деятельности. Среди факторов этой деятельности отметим: безвозвратное водопотребление, регулирование стока рек водохранилищами, переброска части стока за пределы бассейна моря, использование подземных вод. Изменение стока рек определялось по крупным речным бассейнам и по крупным гидрологическим районам.

Изменение стока Днепра - важнейшая составляющая антропогенного влияния: самый крупный каскад F3C с водохранилищами объемом регулирования в настоящее время свыше 18 км3 и в перспективе - не менее 24 км3. За период с 1950 по IS8S гг. предельные изменения стока Днепра колебались от +3 км3 в 1563 г. до -27 км3 в ISC? г., а экс' тремальные среднемесячные величины составили +4 км3 (март IS63 г.) и -20 км3 (апрель 1970 г.).

Свыше 40$ площади водосбора Черного моря приходится на территорию Бассейнов Днепра, Южного Буга, Днестра, притоков Дуная, рек - Крыма и Кавказа с населением около 60" млн.чел и почти 3 млн. га-орошаемых земель. Безвозвратное водопотребление в этом регионе превышает 9 кмэ/год, в т.ч. свыше двух третей за счет орошаемого земледелия. Часть водопотребления покрывается за счет подземных и шахтных вод.

Расчеты безвозвратного водопотребления в бассейне Дуная, выполненные автором совместно с B.C. Замахаевым /1986/, уточнены в последнее время. В настоящее время в бассейне Дуная безвозвратно используется 12-14 км3, в т.ч. свыше трех четвертей - за счет орошаемого земледелия. Полезный объем водохранилищ на Дунае существенно меньше, чем на Днепре, особенно несопоставимы объемы сезонного

Таблица

Еодкый баланс Черного моря за 1921 - IS38 гг.

км3

ооставлхх'.цие баланса I П а ГУ У У1 УП УШ IX X XI хп Год

Сто;: рек 26 29 36 46 47 37 28 21 18 19 21 25 353

Подйскнки приток и сток из Лзова 2 I 4 4 3 2 I 0 0 I г 2 22

Осадки 26 25 19 14 10 10 10 13 18 24 26 30 225

Приходная часть баланса 54 55 59 64 60 49 39 34 36 44 49 57 600

Изменение объема моря 10 6 5 14 21 6 -9 -22 -29 -20 3 10 3

в т.ч. сп счет атмосферного давления I 6 I II Z 6 5 -4 -16 -10 -4 2 0

за счет плотности подн -Л -3 0 6 16 22 16 4 -13 -16 -16 -9 0

Изменение запасов воды в море 16 3 4 -3 3 -22 -30 -22 0 6 23 25 3

Расходная часть баланса 38 52 55 67 57 71 69 56 36 38 26 32 597

Испарение 34 21 19 7 7 17 38 52 5?. 47 37 39 370

Сток В Босфоре 4 31 36 60 50 54 31 4 -16 -9 -II -7 227

регулирования.

Практически впервые рассчитано изменение стока рек ТУрции. При этом использованы более ранние результаты работы автора /19846/. На современном уровне безвозвратное водопотребление из рек 1Урции не превышает 3-4 км3 в грд.

Суммарные площади орошаемых земель в бассейне Черного моря едва достигли 1/4 от всех площадей ирригационного фонда, который составляет 31 млн. га. Оуммарный полезный объем водохранилищ в бассейне моря превышает 40 км3. Население в бассейне моря уже превысило 165 млн. человек.

Суммарный сток рек в среднем за 1950 - 1987 гг. за счет хозяйственной деятельности уменьшился на 17 км3 в год, достигнув максимума в 1985 г. (46 км3). Внутригодовое перераспределение стока рек колебалось от +4,3 км3 в январе 1987 г. до -21,5 км3 в апреле 1970 г.

Вторым антропогенным фактором эодного баланса Черного моря является изменение водообмена в Керченском проливе. Для оценки этого фактора автором выполнены водохозяйственные расчеты по бассейнам Дона, Нубани и малых рек Крыма и Приазовья*за 1950 - 1988 гг. В среднем за 39 лет речной сток Азова сократился на 5,3 км3 при экстремальных значениях от +3,3 км3 в 1954 г. до -13,6 км3 в 1955 г. В отдельные месяцы водность рек изменялась от +4 км3 в мае 1951 г. до -10 км3 в апреле 1953 г. Соответственно изменению стока рек был нарушен водообмен в Керченском проливе.

Учет изменения стока рек Бассейна Черного моря и водообмена в Керченском проливе позволил оценить естественный водообмен в Босфоре. В работе приведены соответствующие данные по результирующему стоку из Черного моря. До 1950 г. влиянием хозяйственной деятельности на водный баланс моря можно пренебречь: отклонение об-емов стока от бытового не превышало I км3 для месячных и 2 - 3 км3

для годовых интервалов времени. Максимальное изменение годовых ве-лэтпн результирующего стока наблюдалось в 1985 г., когда оно достигло 55 км3. В целом за вторую половину периода объем влияния хозяйственной деятельности увеличился почти в 3 раза. Суммарно за 38 лет море недополучило свысе 840 км3, которые были компенсирована1 соответствующим водообменом в Босфоре.

В реально наблюдаемых условиях за 68-летний период няжнебос-осрское течение отсутствовало в течение 114 месяцев, в условиях естественных это явление наблюдалось бы в течение 129 месяцев.

Метод расчета водного баланса Черного моря, использованный в данной работе, не содержит невязки баланса, которая фактически вошла в составляющую результирующего стока в Босфоре. 3 общем виде о>гкбки определени'я составляющих баланса слагаются из погрегаостей измерения гидрологических и метеорологических параметров в пунктах наблюдений; погрешностей линейной, площадной и временной интерполя-пзг/ или экстраполяции; погрешностей расчетных формул и входящих в эта формулы констант. Средняя квадратичная ошибка расчета результирующей зодообмена в Босфоре оценена в_+ 50,3 км3, что соответствует 2i,55? от его среднемноголетнего значения. 88% погрешности обусловлены неточностью в определении испарения и атмосферных осадков.

В заключении сформулированы основные результаты проведенных исследований. Анализ водного баланса Черного моря за 68-летний период позволил установить, что наибольшей амплитудой годовых изменений по абсолютной величине в приходной части баланса отличается толщина слоя стока рек - 602 мм, а по относительной величине -результирующий сток из Азова. В расходной части баланса наиболее изменчив результирующий сток в Босфоре - 1088 мм. В целом; баланс моря за 68-летний период относительно стабилен: для приходной час-

ти Су=0,13.следовательно при увеличении приходной составляющей увеличивается и расход воды. 3 роли ре:улятора в основном слугкит водообмен в Босфоре, а в отдельных случаях и в Керченском проливе.

В целом за вторую половину рассматриваемого периода отмечается некоторая дестабилизация водного баланса за счет увеличения притока речных вод (л на 0,5 км3 в год), атмосферных осадков (л 0,2 км3 в -год) и уменьсения объема испарения ( а0,5 км3 в год). Наблюдается

изменение ёмкости моря, проявляющееся в повышении уровня на береговых постах в среднем на 7 мм в год, что может быть вызвано аккумуляцией вод, неотектонпческими движениями дна или берегов и другими процессами.

Влияние безвозвратных изъятий части стока речных вод до настоящего времени перекрыто повышением естественной водности рек и может стать ощутимым для водного и солевого баланса моря лизь в маловодных или средневодньх условиях.

Изменение пресной составляющей баланса и водообмена в Босфоре влияет на плотностную стратификацию и циркуляция шргшх вод и как следствие - на режим сероводородной зоны, в том числе на положение её верхней границы. Прогноз режима сероводорода выходит за рамки данной работы, однако уже на этом этапе исследований ясно,"что ~ одним из рычагов управления Н ¡> может стать регулирование водообмена в Босфоре. Важнейшим мероприятием по предотвращения загрязнения моря является очистка сточных вод промышленного и коммунально-бытового водоснабжения, а также возвратных вод орошаемого земледелия. Необходимо определить природоохранный пропуск речных вод в море, нузкный для поддержания экологических условии в море и на побережье. Должны также разрабатываться методы промышленной утилизации сероводорода, при которой возможно получение серы, водорода, других необходимых химических веществ с одновременной выоаботко:~ электроэне-

ргии и большого количества опресненных вод (соответствующие технологии ул® разработаны).

Дальнейшее развитие представлений о водном балансе Черного моря должно быть связано с уточнением расчетов испарения с поверхности моря и определением водообмена з Босфоре.

Разработанные и апробированные в данной работе научные подходы, методы исследований и результаты расчетов могут быть использованы при решении вопросов об охране и использовании водных биологических, минеральных, энергетических и других ресурсов Черного моря и его прибранной зоны всеми заинтересованными страна],я.

Представленные в диссертации 66-лзтние ряды ежемесячных значений заянейпих составляющих водного баланса Черного моря могут служить основой проведения специальных исследований научно-прикладного характера по изучению динамических, балансовых, гидрохимических, экологических и других процессов в море, над морем к на побережье.

Результаты работы могут использоваться при регении аналогичных проблем других внутренних морей или их отдельных акваторий, а также крупных озер и водохранилищ.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Ï. Замахаев B.C., Решетников В.И. 0 проблеме Черного моря в связи с ростом безвозвратного водопотребления в его бессейне' . -- Тезисы докладов П съезда советских океанологов. Сер. Физика и химия океана, вып.4, чЛ. Севастополь, 1982, с. 133-134.

2. Решетников В.И. Сток рек 1Урции в Черное море. - Метеорология и гидрология, 1984, № П, с.114-11?.

3. Решетников В.И. Современное и перспективное водопотребление ТУрции в бассейне- Черного моря. - Гидротехническое строительство, 1984, № 12, с.44.

4. Замахаев B.C., Решетников В.И, 0 путях решения водохозяйственных проблем Черного моря'. - В кн. Географические аспекты изучения Мирового океана. ГО СССР, Jî-д, IS35, с.118-119.

5. Замахаев B.C., Решетников В.И. Сб уточнении масштабов перспективного водопотребления в бассейне Дуная''. - 3 кн. Сборник -докладов ХШ Конференции придунайских стран по гидрологическим прогнозам. Белград, 1986, с.307-311.

6. Решетников В.И. Природно-хозяйственный комплекс Черного моря как потребитель речного стока. - В кн. Географические и экономические проблемы изучения и освоения южных морей СССР. ГО ССС?, Л-д, 1987, с.196-197.

7. Решетников В.И. О влиянии изменения стока рек на еодныЯ баланс Черного моря. - Сборник научных трудов Гидропроекта., 11., 19с?, вып.121, с.75-80.

8. Ресетникоз В.И. О стоке рек бассейна Черного моря. - Тругг У Всесоюзного гидрологического съезда., т.2, Л.:Гидрометеоиздат, 1988, с.432-434.

9. Регетников Б.И. К проблеме рационального использования водных ресурсов Днепра. - Сборник научкьх трудов Гидропроекта, М., 1989, вып.139, с.102-106.

10. Николенко A.B., Решетников В.И. Исследование многолетней изменчивости баланса пресных вод Черного моря - Водные ресурсы, 1991, № I, с.20-28.