Влияние изменения уровня воды на экологическое состояние водохранилищ

• Автор: Закиров, Альфред Газизович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 138 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
1. ВЛИЯНИЕ САМООЧИЩЕНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ
ВОДОХРАНИЛИЩ
1.1. Природные процессы, определяющие самоочищение водохранилищ
1.2. Математические модели процессов самоочищения..
2.. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3. КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ
КУЙБЫШЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА В ПРЕДЕЛАХ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ
ВОДЫ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДОХРАНИЛИЩА
5. ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ ВОДЫ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ:
1. АКТЫ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ
ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
2. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В последней трети XX столетия экосистемы водохранилищ Среднего Поволжья стали объектом пристального исследования. Это связано в первую очередь с тем, что водоёмы нового типа -водохранилища, создание которых особенно характерно для XX века, представляют особый интерес, как в хозяйственном, так и в природоохранном, отношениях. Собственно равнинные водохранилища, существующие за счёт огромных водосборных территорий и искусственного регулирования стока, служат, с одной стороны, источником водообеспечения населения городов, предприятий промышленного и сельскохозяйственного производства, а с другой, являются, по существу, конечным звеном коллекторов промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов. В этом цикле движения вещества водохранилища одновременно играют роль «очистных сооружений», используя биологические механизмы самоочищения. Эти процессы формируют особый статус водохранилищ в трансформированном ландшафте, позволяя им противостоять многоаспектному, всё возрастающему воздействию факторов антропогенного характера.
При принятии решений о системе природоохранных мероприятий, а тем более о системе управления качеством воды в водохранилище, учёт его самоочищающей способности является просто необходимым. Однако принятию таких решений препятствует недостаточная изученность влияния на процессы самоочищения уровенных режимов водохранилища. Поэтому

изучение этого влияния представляет собой актуальную задачу, как для научных исследований, так и в практических приложениях для принятия технически обоснованных решений.
Цель и задачи исследования. Целью данного исследования является выявление факторов, влияющих на экологическое состояние водохранилищ при изменении уровня воды, и способа повышения качества воды путем интенсификации процессов самоочищения.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:
1. Создание банка данных по гидрохимическим и гидробиологическим показателям, характеризующим экологическое состояние и процессы самоочищения Казанского района переменного подпора Куйбышевского водохранилища.
2. Построение и идентификация математической модели влияния изменения уровня воды на экологическое состояние водохранилища.
3. Выявление факторов, в наибольшей степени определяющих динамику процессов самоочищения водохранилища при изменении уровня воды.
4. Разработка предложений по интенсификации процессов самоочищения Куйбышевского водохранилища.
5. Создание программного комплекса, реализующего задачу выбора уровня подпора водохранилища для достижения заданного качества воды.

В коллективной монографии английских ученых и инженеров подведены итоги работ, начатых в 1971 году, по построению систем управления качеством воды на реках Трент и Кем. Эти системы включали в себя модели речных экосистем (Математические модели, 1981).
Янг, Бек и Сингх (Young, 1973) рассмотрели три модели качества воды, учитывающие степень перемешивания с принимающим потоком.
а) Перемешивания нет. Модель имеет вид дифференциального уравнения в частных производных первого порядка:
dc(z,t)

8c(z,t) dz
c(z,t)
б) Частичное перемешивание. Модель имеет вид дифференциального уравнения в частных производных второго порядка:
dc(z,t) dt

d2c(z,t) dc(z,t)

c(z,t)
г0<г<гь 10<1<Б.
в) Полное перемешивание. Обыкновенное дифференциальное уравнение первого порядка с запаздыванием Та для учета эффектов распространения между двумя пространственными точками г0 и х:
—'у-’*- = А Ыч >О,Ф,< - А )

О < t < tf.