Система мониторинга в речном бассейне

Основные направления мониторинга • Измерения стока воды и наносов в разных звеньях флювиальной сети • Мониторинг качества воды в реках, ирригационных каналах, водохранилищах и т. п. • Оценка русловых деформаций – съёмка русла и береговой линии

Мониторинг в различных звеньях флювиальной сети • Агро-лесомелиоративные станции (наблюдения на стоковых площадках и склоновых водосборах) • Водно-балансовые станции (наблюдения на балочных водосборах, парных водосборах и малой реке) • Гидрологические посты на реках различного порядка

Агро-лесомелиоративные станции • Наблюдения проводятся на склонах на стоковых площадках • Обычно на каждом склоне с данной экспозицией и уклонами располагается несколько площадок. • Одна из площадок (контроль) – с традиционной обработкой почвы • Остальные площадки – с различным набором сельскохозяйственных культур и почвозащитными мероприятиями (например, безотвальная обработка, нулевая обработка, щелевание и т. д. )

Основные параметры наблюдений на агро- лесомелиоративных станциях • Осадки • Температура воздуха и почвы • Запасы воды в снеге • Глубина промерзания почвы • Влажность почвы (регулярно) • Уровни грунтовых вод • Поверхностный сток воды и наносов с разных сельхозугодий и при использовании различных почвозащитных мероприятий •

Наблюдения на агро-лесомелиоративных станциях • Достоинства • Недостатки • Длинные ряды наблюдения о запасах воды в снеге на период снеготаяния, • Отсутствие наблюдений за влажности почв, глубине химическим стоком промерзания почв для • Отсутствие наблюдений, за различных сельскохозяйственных исключением молдавской культур и при использовании станции в тёплый период года различных почвозащитных • Наблюдения только на мероприятий в период талого стоковых площадках, тогда как стока в естественных условиях часто • Многолетние наблюдения за происходит концентрация или стоком воды и наносов со рассеивание стока в склонов в период снеготаяния зависимости от конфигурации • Расположение станций склона или склонового наблюдений в различных водосбора ландшафтных зонах • Доступность информации для пользователей

Водно-балансовые станции • Наблюдения проводятся в различных звеньях флювиальной сети, начиная со склонов и заканчивая малой рекой • Наблюдения за стоком воды автоматизированы и ведутся круглогодично • Обычно наблюдения проводятся на парных водосборах. Один водосбор находится в естественных ненарушенных условиях, а другой – с распашкой и другими антропогенными воздействиями

Основные параметры наблюдений на агро- лесомелиоративных станциях • Полный цикл метеорологических наблюдений • Запасы воды в снеге на различных элементах речного бассейна (склоны, днища оврагов и балок, борта и днища долин постоянных водотоков) • Глубина промерзания почвы на различных элементах речного бассейна • Уровни грунтовых вод в разных частях бассейна • Поверхностный сток воды и наносов в разных звеньях флювиальной сети • Сток растворённых веществ

Наблюдения на водно-балансовых станциях • Достоинства • Недостатки • Длинные ряды наблюдения с водосборов за стоком воды и растворённых веществ (часто • Очень редкий отбор проб парных: один залесённый, на мутность, что не другой распаханный) в позволяет оценить сток период преимущественно наносов талого стока • Наличие несколько створов • Отсутствие наблюдений за наблюдений по длине стоком воды и наносов в флювиальной сети тёплое время года на • Расположение станций большинстве станций наблюдений в различных ландшафтных зонах • Доступность информации для пользователей

Основные параметры наблюдений на гидрологических постах • Уровни воды в измеряемом створе • Расход воды • Расход наносов • Геохимический состав воды • Механический состав наносов

Мониторинг стока воды и наносов Достоинства Недостатки • Очень детальная и • Высокая стоимость оборудования и необходимость оперативная штата сотрудников, его информация с оценкой обслуживающих вклада каждого • Достаточно продолжительное индивидуального время наблюдений, которое события и выявления их требуется затратить для вариабельности по получения среднемноголетних и экстремальных данных отдельных сезонам • Не позволяет определить источники происхождения наносов и положение зон аккумуляции

Современные системы мониторинга • Автоматическое наблюдение за уровнями воды и мутностью и автоматический отбор проб воды и взвешенных наносов с передачей всей информации в режиме прямого времени на центральный информационный пульт • Это позволяет моментально реагировать на подъём уровня воды и в режиме реального времени и рассчитывать прохождение волны паводка по речному бассейну

Мониторинг расхода влекомых наносов • Пассивные акустические сенсоры, позволяющие фиксировать объём влекомых наносов по числу импульсов (Bogen et, al. , 2002)

Мониторинг русловых деформаций Системы съёмки дна речных русел с использованием локаторов бокового обзора и DGPS (дифференциальной системы глобального позиционирования). В России – это система ГЛОНАС (глобальная навигационная система). Позволяет оперативно получать детальные карты дна реки (водохранилища) в заданной системе координат. Повторные съёмки заданной периодичности позволяют оценить изменение дна во времени ).

Виды мониторинга водохранилищ • Мониторинг качества воды и наносов в водохранилище (использование водохранилищ как резервуаров питьевой воды) • Мониторинг размыва берегов (актуально для равнинных водохранилищ) • Мониторинг темпов заиления (более актуально для горных водохранилищ ) • Мониторинг русловых деформаций в нижнем бьефе водохранилищ (особенно важно для рек с сухоходством)

Мониторинг размыва берегов • Создание реперной сети наблюдений за размывом берегов • Использование лоцманских карт для сравнительного анализа конфигурации русла и его изменений во времени • Использование космических и аэрофотоснимков высокого разрешения для сопоставления изменений береговой линии

Влияние добычи песчано-гравийных смесей из русла и мостовых сооружений • Посадка уровня реки • Усиление размыва берегов ниже по течению от участка добычи • Возникновение волн подпора выше мостовых сооружений • Общий объём добычи стройматериалов из рек РФ ещё в начале 90 -х годов прошлого века составлял 300 млн. км 3 в год

Водные ресурсы по федеральным округам и субъектам Российской Федерации

Количество пунктов наблюдений по отдельным УГМС 15 – Верхне-Волжское; 16 – Дальневосточное; 17 – Забайкальское; 18 – Западно-Сибирское; 19 – Иркутское; 20 – Камчатское; 21 – Колымское; 22 – Среднесибирское; 23 – Мурманское; 24 – Обь-Иртышское; 25 – Приволжское; 26 – Приморское; 27 – Сахалинское; 28 – Северное; 29 – Северо-Западное; 30 – Северо-Кавказское; 31 – Уральское; 33 – Центрально-Черноземное; 34 – Якутское; 39 – Башкирское; 40 – Калининградский ЦГМС; 41 – Республика Татарстан; 42 – Центральное УГМС

Динамика качества воды р. Обь, 3 км ниже г. Новосибирска

Динамика качества воды Горьковского водохранилища, 10 км. ниже г. Ярославля

Динамика качества воды Чебоксарского водохранилища, 4, 2 км ниже г. Нижнего Новгорода

Динамика качества воды р. Волга, 5, 5 км ниже г. Астрахани

Динамика качества воды р. Кубань, 24, 5 км ниже г. Краснодар

Динамика качества воды р. Полуй, г. Салехард

Динамика качества воды р. Исеть, 7 км ниже г. Екатеринбурга

Схема ведения наблюдения за состоянием подземных вод

Диаграмма распределения выявленных участков загрязнения подземных вод по видам хозяйственной деятельности Виды хозяйственной деятельности Цифры на диаграмме: в промышленные объекты числителе – количество сельскохозяйственные объекты участков загрязнения коммунальные объекты подземных вод по видам объекты разного рода деятельности хозяйственной подтягивание некондиционных вод деятельности; в знаменателе источник загрязнения не установлен – то же в % от общего их количества

Мониторинг водохранилищ

Измерения расходов воды и наносов и качества воды • Геологическая служба США обеспечивает наблюдения за уровнями воды, качеством воды, измерениями расходов воды и наносов • Эти данные общедоступны для всех пользователей на сайтах: http: //co. water. usgs. gov/sediment/ http: //waterdata. usgs. gov/nwis/sw • Данные могут быть загружены в виде файлов или просмотрены в обобщённом виде как карты, графики и таблицы

Наблюдаемые компоненты при мониторинге в бассейне р. Миссисипи • Расход воды • Расход наносов • Качество воды • Динамика русла • Русловые процессы • Эрозия на водосборе • Воздействие на прибрежные территории (поймы)

Р. Миссисипи в г. Сент-Луис Пример графиков расходов воды и наносов

Система мониторинга в бассейне р. Нил Программа мониторинга Озеро Река Притоки Источники Ирригация Бытовой сток Насера Нил Сельское Египет Судан 1 2 Промышлен. хозяйство 11 sites 15 sites 31 sites 2 sites 72 points 24 points 6 11 4 15 34 5 4 26 43 9 canals 2 4 sites sites points 9 канала участка sites