Оценка составляющих речного стока Горного Крыма. 1. Сток малых рек

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Для экспериментальных речных бассейнов Горного Крыма выполнена оценка составляющих речного стока на основе двухтрассерной модели смешения с тремя источниками питания. В качестве источников питания речного стока закарстованных водосборов выделены: эпикарстовые воды, почвенно-склоновые воды и базисные воды, циркулирующие у контакта с подстилающими водоупорными породами. Существенную долю речного стока малых рек составляют эпикарстовые воды. Их доли в замыкающих створах увеличиваются в период паводков, закономерно возрастая с увеличением расхода воды, подчиняясь логарифмическим зависимостям. Доли базисных вод по отношению к долям эпикарстовых вод уменьшаются.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. С. Губарева

Институт водных проблем РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tgubareva@bk.ru
Россия, Москва, 119333

Г. Н. Амеличев

Институт водных проблем РАН; Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tgubareva@bk.ru
Россия, Москва, 119333; Симферополь, 295007

Б. И. Гарцман

Институт водных проблем РАН; Институт природно-технических систем РАН

Email: tgubareva@bk.ru
Россия, Москва, 119333; Севастополь, 299011

С. В. Токарев

Институт водных проблем РАН; Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tgubareva@bk.ru
Россия, Москва, 119333; Симферополь, 295007

Б. А. Вахрушев

Институт водных проблем РАН; Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tgubareva@bk.ru
Россия, Москва, 119333; Симферополь, 295007

В. Г. Науменко

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tgubareva@bk.ru
Россия, Симферополь, 295007

Е. Г. Амеличев

Институт водных проблем РАН; Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tgubareva@bk.ru
Россия, Москва, 119333; Симферополь, 295007

И. Б. Вахрушев

Институт водных проблем РАН; Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tgubareva@bk.ru
Россия, Москва, 119333; Симферополь, 295007

Список литературы

  1. Амеличев Г.Н., Вахрушев Б.А., Дублянский В.Н. Гид родинамика и эволюция спелеоморфогенеза Амткельской карстовой системы (Западная Абхазия) // Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Т. 3. № 2. С. 52–60.
  2. Вахрушев Б.А., Гигинейшвили Г.Н., Дублянский В.Н., Цвет А.Л. Гидрология и палеогидрология Амткельского карстового района // Тр. Геогр. общества Грузинской ССР. Тбилиси, 1990. Т. XVIII С. 31–39.
  3. Губарева Т.С., Амеличев Г.Н., Гарцман Б.И., Токарев С.В., Хрусталева Л.И., Морейдо В.М. Ионный состав генетических типов природных вод малых речных бассейнов Горного Крыма // Вод. ресурсы. 2024. В печати.
  4. Губарева Т.С., Болдескул А.Г., Трегубов О.Д., Тарбеева А.М., Шамов В.В., Лебедева Л.С., Луценко Т.Н. Экспресс-диагностика источников питания малой арктической реки по результатам краткосрочной гидрологической съемки (Чаунская низменность, Чукотка) // Вод. ресурсы. 2023. Т. 50. № 1. С. 15–27.
  5. Губарева Т.С., Гарцман Б.И., Василенко Н.Г. Источники формирования речного стока в зоне многолетней мерзлоты: оценка методами трассерной гидрологии по данным режимных гидрохимических наблюдений // Криосфера Земли. 2018. Т. 22. № 1. С. 32–43.
  6. Губарева Т.С., Гарцман Б.И., Ефимова Л.Е., Терский П.Н., Белякова П.А., Казачук А.А. Идентификация и оценка источников питания стока заболоченного водосбора в бассейне реки Западная Двина // Гидросфера. Опасные процессы и явления. 2022. Т. 4. № 2. С. 183–201.
  7. Губарева Т.С., Гарцман Б.И., Солопов Н.В. Модель смешения четырех источников питания речного стока с использованием гидрохимических трассеров в задаче разделения гидрографа // Вод. ресурсы. 2018. Т. 45. № 6. С. 583–595.
  8. Губарева Т.С., Гарцман Б.И., Шамов В.В., Болдескул А.Г., Кожевникова Н.К. Компоненты стока малых водосборов Сихотэ-Алиня: обобщение результатов полевых измерений и трассерного моделирования // Изв. РАН. Сер. географическая. 2019. № 6. С. 126–140.
  9. Губарева Т.С., Гарцман Б.И., Шамов В.В., Болдескул А.Г., Кожевникова Н.К. Разделение гидрографа стока на генетические составляющие // Метеорология и гидрология. 2015. № 3. С. 97–108.
  10. Кичигина Н.В., Губарева Т.С., Шамов В.В., Гарцман Б.И. Трассерные исследования формирования речного стока в бассейне озера Байкал // География и природ. ресурсы. 2016. № S5. С. 60–69.
  11. Климчук А.Б. Эпикарст: гидрогеология, морфогенез и эволюция. Симферополь: Сонат, 2009. 111 c.
  12. Померанцев А.Л. Хемометрика в Excel: учебное пособие. Томск.: Изд-во Томского политех. ун-та, 2014. 435 с.
  13. Шамов В.В., Гарцман Б.И., Губарева Т.С., Кожевникова Н.К., Болдескул А.Г. Экспериментальные исследования генетической структуры стока с помощью химических трассеров: постановка задачи // Инженерные изыскания. 2013. № 1. С. 60–69.
  14. Blaen P.J., Hannah D.M., Brown L.E., Milner A.M. Water source dynamics of high Arctic river basins // Hydrol. Process. 2014. 28. P. 3521–3538.
  15. Bugaets A., Gartsman B., Gubareva T., Lupakov S., Kalugin A., Shamov V., Gonchukov L. Comparing the runoff decompositions of small experimental catchments: end-member mixing analysis (EMMA) vs. hydrological modelling // Water. 2023. V. 15. № 4. 752.
  16. Christophersen N., Hooper R.P. Multivariate analysis of streamflow chemical data: The use of principal component analysis for the end-member mixing problem // Water Resour. Res. 1992. V. 28. № 1. P. 99–107.
  17. Hooper R.P. Diagnostic tools for mixing models of stream water chemistry. // Water Resour. Res. 2003. V. 39. 1055. http://dx.doi.org/10.1029/2002WR001528
  18. Hugenschmidt C., Ingwersen J., Sangchan W., Sukvanachaikul Y., Duffner A., Uhlenbrook S., Streck T. A three-component hydrograph separation based on geochemical tracers in a tropical mountainous headwater catchment in northern Thailand // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2014. V. 18. P. 525–537.
  19. Joerin C., Beven K.J., Iorgulescu I., Musy A. Uncertainty in hydrograph separations based on geochemical mixing models // J. Hydrol. 2002. V. 255. P. 90–106.
  20. Klaus J., McDonnell J.J., Jackson C.R., Du E., Griffiths N.A. Where does streamwater come from in low-relief forested watersheds?: a dual-isotope approach // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2015. V. 19. P. 125–135.
  21. Liu F., Bales R.C., Conklin M.H., Conrad M.E. Streamflow generation from snowmelt in semi-arid, seasonally snow-covered, forested catchments, Valles Caldera, New Mexico // Water Resour. Res. 2008. V. 44. W12443. https://doi.org/10.1029/2007WR006728
  22. Munyaneza O., Wenninger J., Uhlenbrook S. Identification of runoff generation processes using hydrometric and tracer methods in a meso-scale catchment in Rwanda // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2012. V. 16. P. 1991–2004.
  23. Rahman K., Besacier-Monbertrand A.L., Castella E., Lods-Crozet B., Ilg C., Beguin O. Quantification of the daily dynamics of streamflow components in a small alpine watershed in Switzerland using end member mixing analysis // Environ. Earth Sci. 2015. V. 74. P. 4927–4937.
  24. Schmieder J., Hanzer F., Marke T., Garvelmann J., Warscher M., Kunstmann H., Strasser U. The importance of snowmelt spatiotemporal variability for isotope-based hydrograph separation in a high-elevation catchment // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2016. V. 20. P. 5015–5033.
  25. Scholl M.A., Shanley J.B., Murphy S.F., Willenbring J.K., Occhi M., González G. Stable-isotope and solute-chemistry approaches to flow characterization in a forested tropical watershed Luquillo Mountains, Puerto Rico //Appl. Geochem. 2015. V. 63. P. 484–497.
  26. Soulsby C., Petry J., Brewer M.J., Dunn S.M., Ott B., Malcolm I.A. Identifying and assessing uncertainty in hydrological pathways: a novel approach to end member mixing in a Scottish agricultural catchment // J. Hydrol. 2003. V. 274. P. 109–128.
  27. Viennet D., Lorette G., Labat D., Fournier M., Sebilo M., Araspin O., Crançon P. Mobile sources mixing model implementation for a better quantification of hydrochemical origins in allogenic karst Outlets: Application on the Ouysse Karst // System. Water. 2023. V. 15. 397. https://doi.org/10.3390/w15030397
  28. Wilson A.M., Williams M.W., Kayastha R.B., Racoviteanu A. Use of a hydrologic mixing model to examine the roles of meltwater, precipitation and groundwater in the Langtang River basin, Nepal //Ann. Glaciol. 2016. V. 57. P. 155–168.
  29. Wu J.K., Wu X.P., Hou D.J., Liu S.W., Zhang X.Y., Qin X. Streamwater hydrograph separation in an alpine glacier area in the Qilian Mountains, northwestern China // Hydrol. Sci. J. 2016. V. 61. P. 2399–2410.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Картосхемы водосборов: а – р. Кучук- Узенбаш, б – р. Тонас. 1 – гидрологические створы (I – р. Кучук-Узенбаш – с. Многоречье, II – р. Тонас – выше руч. Птичьего, III – р. Тонас – створ Тонасу-5); 2 – метеостанции (М – Многоречье, О – Ольмесхыр, К – Караби); источники: 3 – крупные, 4 – мелкие, 5 – скважины; элементы рельефа: 6 – карстовые полости; границы: 7 – распространения верхнеюрских карбонатных пород, 8 – речных бассейнов.

Скачать (877KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графики связи “остатки (Е) – измеренные значения” на уровне 2D: а – р. Кучук-Узенбаш – с. Многоречье, б – р. Тонас – Птичий. 1 – речные пробы, 2 – “отклоняющиеся значения”, р – вероятность отсутствия корреляционных связей на графиках.

Скачать (270KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Диаграммы смешения вод в U-пространстве: а – р. Кучук-Узенбаш, б – р. Тонас – выше руч. Птичьего. Источники питания: БС – базисный сток, ПСК – почвенно-склоновые воды, ЭК – эпикарстовый сток, АО – атмосферные осадки. Пробы: Р – речные, Р (П) – речные проверочной выборки, Р (Т-5) – речные из створа Тонасу-5; родников: Б-Т –Беш-Текне, Л. А-Ч – Левый Азменын-Чокрак, Пр. А-Ч – Правый Азменын-Чокрак, Ч-С –Чок-Су, Ю-II – Юрка-II, Э-Т – Эки-Текне, Д-Ч – Дарха-Чок раклы, Т – Тюллюк, Ку – Кузгунны (яйла) Т-5 – Тонасу-5; водопроявлений: Ч-Д – балка Через-Дере, Ш-Д – балка Шурбан-Дере, Ку-Д – балка Кузгунны-Дере, Ка-Д – балка Карагач-Дере, П – руч. Птичий, Б-С – истоки р. Бай-Су, И – колодец Испанец, Е-С – скв. Ени-Сала (с. Красноселовка), пр. ск – временный родник на правом склоне.

Скачать (193KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Разделение речного стока по источникам питания на даты съемки: а – р. Кучук-Узенбаш – с. Многоречье, б – р. Кучук-Узенбаш (проверочная выборка), в – р. Тонас – выше руч. Птичьего, г – р. Тонас – Тонасу-5. Источники питания: ЭК, ПСК, БС (расшифровка в тексте), Q – расход воды в створе реки.

Скачать (918KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Измеренные и модельные концентрации трассеров, используемые в моделях смешения. а – р. Кучук- Узенбаш: калибровочная выборка с 15.06.2021 по 27.02.2023, проверочная выборка с 26.02.2022 по 10.03.2023; б – р. Тонас: створ выше устья руч. Птичьего с 20.06.2021 по 09.03.2023, створ Тонасу-5 – с 16.06.2021 по 28.07.2022.

Скачать (532KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости долей эпикарстового (ЭК), базисного (БС) видов стока от расхода воды (Q) и их соотношения (ЭК/БС) в замыкающих створах: а – р. Кучук-Узенбаш, б – р. Тонас – выше руч. Птичьего, в – р. Тонас – Тонасу-5.

Скачать (377KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024