Статья: О функции распределения наполнений и сбросов при расчетах регулирования стока методом стохастического динамического программирования (2025)

В статье представлен обзор научных публикаций об экологических проблемах Воронежского водохранилища. Изучению вопросов, связанных с нарушением химической, микробиологической и биотической обстановки на водоеме, влияющей на благополучие жизнедеятельности населения Воронежа, было посвящено немало статей, докладов на научно-практических конференциях, монографий и диссертаций. Однако этой обширной информации еще не хватает комплексного подхода к решению всего спектра проблем, касающихся компонентов экогеосистемы Воронежского водохранилища. Методы. Авторами предпринята попытка проанализировать публикации, основанные на результатах научных исследований водоема, а также предложить варианты решения экологических проблем. Результаты. Данный обзор может быть полезным не только при планировании дальнейших работ по изучению состояния Воронежского водохранилища, но и при подготовке практических мероприятий по его улучшению.

Микробные сообщества относятся к постоянным компонентам водных биоценозов любого водоема. Обладая широким диапазоном адаптационных возможностей, бактериоценозы способны быстро реагировать на смену экологических условий, в полной мере отражая функционирование экосистемы населяемого ими водоема. Оценить состояние гетеротрофного бактериоценоза и качество природных вод можно как по показателям общей численности бактериопланктона, так и по соотношению численности составляющих его бактериальных групп. Методы. Использованы стандартные микробиологические методы исследований: учет общей численности бактерий проводился методом эпифлуоресцентной микроскопии, численности эколого-физиологических групп – методом предельных разведений на жидких элективных средах. Результаты. Представлены данные по динамике микробных сообществ в условиях активной хозяйственной деятельности в акватории Северного Каспия, в районе месторождения им. В. Филановского, в рамках экологического мониторинга. Анализ временной динамики состояния гетеротрофного бактериопланктона и бактериобентоса выявил изменение рассматриваемых показателей в сезонном аспекте: их увеличение осенью обусловлено в большей степени процессами взмучивания донных отложений, особенностями метаболизма изученных групп гетеротрофов, а также гидрологическими и температурными факторами.

В статье представлены результаты комплексного исследования влияния рыбхозов, расположенных в поймах рек Белорусского Полесья, на речной сток. Выполнены расчеты гидрологических характеристик для створов выше и ниже участков изъятия воды, построены поперечные профили. Определены минимальные среднемесячные расходы воды 95 % вероятности превышения и экологический сток с учетом внутригодового распределения стока различной обеспеченности. Методы. В проведенном исследовании применены математический метод, метод моделирования, геоэкологический метод, сравнительно-описательный метод, гидрологический анализ рисков. Результаты. Построены математические модели для участков рек, позволяющие определить скорости течения и расходы воды в зависимости от средней глубины воды в створе, а также объемы допустимого изъятия воды из рек, используемых для нужд рыбхозов при обеспечении условия сохранения экологического стока. На основании оперативных гидравлических расчетов получены оценки воздействия изъятия воды на изменение гидрологического режима водных объектов.

В последнее десятилетие отмечается изменчивость процессов наледеобразования в различных природно-климатических условиях. Наледи оказывают большое влияние на инфраструктуру и могут приводить к существенному экономическому ущербу. В связи с активным освоением Магаданской области возникла потребность региональной оценки современного состояния и развития наледных процессов, в т. ч. их влияния на гидрологический режим рек и опасные природные явления. Методы. На основе анализа спутниковых снимков Landsat за период 2013–2019 гг. оценено количество и общая площадь наледей подземных вод на территории Магаданской области. Вклад наледного стока в речной сток в разные периоды гидрологического режима рассчитан по материалам 23 гидрологических постов. Результаты. На основе космических снимков 2013–2019 гг. разработан актуальный каталог наледей подземных вод Магаданской области. Проведен расчет, картирование и анализ закономерностей формирования наледных характеристик. Разработаны карты наледности Магаданской области, проведена оценка вклада наледного стока в сток рек частных водосборов р. Колымы и бассейнов рек Охотского моря в различные фазы гидрологического режима. Высокими значениями наледности отличаются бассейны рек Нелькоба, Берелех и Детрин, которые формируют «золотой пояс» и являются центром золотодобычи Магаданской области, что определяет необходимость их дальнейшего изучения.

Подробное изучение гидрологического режима озер Южного Приаралья является актуальной задачей, однако следует отметить, что этот вопрос осложняется отсутствием систематических наблюдений. В настоящее время по космическим снимкам можно получить информацию о водных объектах в труднодоступных районах. В исследовании выполнено картирование шести озер, расположенных на территории Южного Приаралья. Картирование выполнено в разное время и в различные фазы гидрологического режима озер. Методы. Для района исследования выбраны спутниковые снимки исследовательского центра Геологической службы США (USGS) и базы данных Европейской комиссии за период 1984–2021 гг. На следующем этапе проведены расчеты с использованием программного обеспечения ArcGIS. В работе использованы гидрологические расчеты, методы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), методы water index для дешифрирования спутниковых снимков. Проанализированы методы декодирования космических изображений NDWI, MNDWI для определения площади поверхности озер. Результаты. Расчеты показали сокращение площади озер от 28,92 % до 93,3 %. В ходе исследований установлено, что озера Муйнак, Сарибас, Междуручье и Дауткуль трансформировались в сезонные озера, а озера Судочье, Джылтырбас пока остаются постоянными.

Качество речной воды является важнейшим фактором обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования. Диффузионный сток загрязнителей рек представляет наибольшую опасность, поскольку является неконтролируемым и нерегулируемым. Невозможность прямой оценки расхода загрязняющих веществ в процессах диффузного загрязнения требует фундаментальных исследований и разработки адекватных математических моделей, основанных на методах решения обратных задач. В представленной работе предложен метод расчета полного массового расхода консервативных загрязнителей, поступающих в водоток с участка водосбора. Методы. На основе интегрального представления стационарного одномерного уравнения переноса загрязнителя предложен метод расчета пространственного распределения полного массового расхода консервативных загрязняющих веществ. Для определения неизвестных параметров распределения использованы метод глобальной нелинейной оптимизации и метод Монте-Карло. Результаты. Применение метода нелинейной глобальной оптимизации позволило определить как значение полного массового расхода загрязняющего вещества на исследуемой территории, так и величину числа Пекле, входящего в уравнение адвекции-диффузии. На основе метода Монте-Карло показана устойчивость полученных результатов относительно случайных отклонений значений концентрации, когда неизвестные параметры определяются как средние из тысячи возможных реализаций.