Введение к работе
Актуальності, темы При использовании водных ресурсов характерным является столкновение интересов общества и окружающей природной среды. Интересы общества выражаются в виде требований, предъявляемых к источникам природных вод, с целью удовлетворения потребностей в свежей воде На этом фоне интересы окружающей природной среды проявляются в виде сохранения объема, режима и естественного состава природных вод близкими к естественным условиям
Наиболее реально столкновение интересов общества и природы проявляется при создании и функционировании водохранилищ комплексного назначения, осуществляющих коренное преобразование водных ресурсов во времени и пространстве
К числу таких водохранилищ относится и водохранилище Асуанского гидроузла на р Нил - одно из крупнейших водохранилищ мира. С созданием этого водохранилища резко изменился водный режим и сток наносов в нижнем течении и дельте р. Нил До сооружения высотной Асуанской плотины на участке Асуан - вершина дельты безвозвратные потери стока составляли 10-20 куб км/год и в дельту поступало 60-70 куб км/год и до 60 млн. куб. м наносов. В настоящее время в силу интенсивного использования водных ресурсов не только в низовьях р Нил, но и в ее верхнем и среднем течении, приток в дельту и сток в Средиземное море резко сократился (до 3-5 куб км в год в маловодные годы) Это способствовало интрузии морских вод в водотоки дельты, увеличивая минерализацию воды в них до 1 г/л. Все это существенно ухудшило экологическую ситуацию в нижнем течении и дельте р Нил. Кроме того, ликвидация затопления пойменных земель лишила их естественного источника удобрений в виде отложений плодородного ила, что потребовало дополнительных затрат для повышения плодородия возделываемых земель
Одновременно создание столь значительного водохранилища (полный объем 168 куб км, а площадь водного зеркала около 6500 кв. км) в условиях аридной зоны сопряжено со значительными потерями воды на испарении с его водной поверхности, достигающими 20 куб км в год Немаловажное значение приобретают в этих условиях и вопросы заиления чаши водохранилища за период его эксплуатации. Следует отметить, что опыт эксплуатации водохранилищ Центральной Азии показывает, что наряду с гидрометеорологическими условиями на величину потерь на испарение и динамику заиления оказывает режим работы водохранилища.
В связи с этим исследование режимов функционирования водохранилища Асуанского гидроузла и на этой основе создание комплексной методики определения рационального попускового режима для удовлетворения требований населения и хозяйства Египта с учетом улучшения экологической обстановки в нижнем течении и дельте р Нил является весьма своевременным и актуальным
Цель и задачи исследований Основная цель диссертационной работы заключается, во-первых, в исследовании закономерностей функционирования водохозяйственного комплекса водохранилища Асуанского гидроузла и, во-вторых, в совершенствовании методики выбора рационального режима попуска из водохранилища, обеспечивающего устойчивое функционирование природно-хозяйственного комплекса нижнего течения и дельты р Нил. Для реализации поставленных целей потребовалось решение комплекса взаимосвязанных задач:
анализ современных методов управления водными ресурсами водохранилищ многоцелевого назначения;
анализ и оценка межгодовой изменчивости стока р Нил с целью обоснования расчетного притока воды в водохранилище,
анализ и оценка потерь воды на испарение с водной поверхности и разработка методики его определения для условий водохранилища Асуанского гидроузла,
оценка стока наносов и растворенных веществ в нижнем течении и дельте р Нил,
разработка имитационной модели функционирования Асуанского водохозяйственного комплекса;
моделирование попускового режима водохранилища Асуанского гидроузла в изменяющихся природно-хозяйственных условиях
Методика и объект исследования. Общим методическим положением является теория системного анализа и современные подходы к моделированию режимов функционирования сложных юдохозяйственных систем речных бассейнов аридной зоны Задача моделирования попускового режима водохранилища Асуанского гидроузла формулируется как задача управления большими системами с учетом всех внешних и внутренних связей. В качестве математического аппарата используется принцип имитационного моделирования, реализующий алгоритм максимального потока в сетях В качестве критерия при этом используется так называемый критерий справедливых уступок.
Объектом исследований является водохозяйственньШ комплекс (ВХК) водохранилища Асуанского гидроузла нар Нил
Научная новизна В методической части работы исследованы особенности ВХК речного бассейна аридной зоны с позиции системного подхода. Выявлены особенности условий функционирования сложных водохозяйственных систем (ВХС) и установлены существующие взаимосвязи между ВХС и обществом, с одной стороны, и с природной средой, с другой.
Конкретно научная новизна работы заключается в следующем
установлены отличительные черты современного подхода к задачам определения
рациональных режимов работы водохранилищ многоцелевого назначения,
» выявлены социально-экономические и эколого-водохозяйственные функции, обеспечивающие устойчивое функционирование ВХС речного бассейна,
разработана методика оценки приточности речных вод в водохранилище, учета потерь воды на испарение и динамики заиления;
впервые для ВХК водохранилища Асуанского гидроузла разработана имитационная модель его функционирования для обоснования принятия решений по назначению комплексного попуска в его нижний бьеф, учитывающего интересы общества и природы;
проанализирована и дана оценка эффективности комплексного попуска в условиях различной водности при разных начальных наполнениях водохранилища и уровнях развития водопотребления.
Практическая ценность работы. На основе полученных результатов разработана методика расчета режимных параметров, включая режим попусков, ВХК водохранилища Асуанского гидроузла. Данная методика представляет собой инструмент для моделирования
режимов функционирования в изменяющихся природно-хозяйственных условиях. Предложенная методика может быть использована для построения диспетчерских правил управления водными ресурсами водохранилища Асуанского гидроузла.
Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением данных моделирования и материалов наблюдений, а также использованием современных подходов имитационного моделирования
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 печатных работы, одна из которых опубликована в журнале «Мелиорация и водное хозяйство», входящим в список ВАК
Апробация работы Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях "1st International conference of civil engineering science" 7-8 October, Assiut - Egypt 2003, "Second international conference on great rivers attractors for local civilization " 12-14 October, Assiut - Egypt 2003, "Природообусгройство и рациональное природопользование - необходимые условия социально-экономического развития России" 21-23 Апреля, Москва 2005 г, "Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития экосистем" 17-20 Апреля, Москва 2006 г, "Роль обустройства сельских территорий в обеспечении устойчивого развития АПК" 23-25 апреля, Москва 2007 г и научных семинарах кафедры гидрологии, метеорологии и регулирования стока МГУП,
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложения Работа изложена на 264 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунок, 18 таблицу и список литературы из 139 наименований
