Научная статья на тему 'Влияние абиотических факторов на распространение макро-фитов в Гилевском водохранилище (река Алей)'

Влияние абиотических факторов на распространение макро-фитов в Гилевском водохранилище (река Алей) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
137
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МАКРОФИТЫ / ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ / ПРОДУКЦИЯ / ГИЛЕВСКОЕ ВОДОХРАНИЛИЩЕ / ТЕМПЕРАТУРА И ПРОЗРАЧНОСТЬ ВОДЫ / ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ / СТРОЕНИЕ БЕРЕГОВ И КОТЛОВИНЫ / КОЛЕБАНИЕ УРОВНЯ ВОДЫ / MACROPHYTES / DIVERSITY OF SPECIES / PRODUCTION / GILEVSKOE RESERVOIR / TEMPERATURE AND WATER CLARITY / BOTTOM SEDIMENTS / THE STRUCTURE OF THE COAST AND VALLEY / WATER LEVEL FLUCTUATIONS

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Зарубина Е. Ю.

Представлены результаты исследования макрофитов Гилевского водохранилища в октябре 2012 г. Показано, что лимитирующими факторами для роста и развития макрофитов в водохранилище являются особенности строения котловины и берегов, колебание уровня воды. Отмечено доминирование видов-индикаторов мезои эвтрофных водоемов, что наряду с относительно высокими значениями биомассы макрофитов, служит показателем высокого трофического статуса водоема.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF ABIOTIC FACTORS ON THE MACROPHYTES IN THE GILEVSKY RESERVOIR (ALEY RIVER)

Results of research the macrophytes the Gilevsky reservoir in October, 2012 are presented. It is shown that limiting factors for growth and development the macrophytes in a reservoir are features of a structure of a hollow and coast, water level fluctuation. Domination of types indicators mesoand evtrofny reservoirs is noted that along with rather high values of a biomass the macrophytes, serves as an indicator of the high trophic status of a reservoir.

Текст научной работы на тему «Влияние абиотических факторов на распространение макро-фитов в Гилевском водохранилище (река Алей)»

17. Odenya, W.O., Elzo, M.A., Manrique, C., McDowell, L.R., Wakeman, D.L. Genetic and environmental factors affecting serum macro minerals and weights in an Angus Brahman multibreed herd: Heritabilities of and genetic, environmental, and phenotypic correlations among serum calcium, phosphorus, and magnesium and weight at weaning // Journal of Animal Science. - 1992. - Vol. 70.

18. Петухов, В.Л. Содержание тяжелых металлов в мышцах судака / В.Л. Петухов, И.С. Миллер, О.С. Короткевич // Вестн. НГАУ. - 2012. -№ 2. - Ч. 2.

19. Желтикова, О.А. Аккумуляция некоторых макро- и микроэлементов в органах свиней / О.А. Желтикова, О.С. Короткевич // Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2007. - № 8.

20. Нарожных, К.Н. Содержание железа в некоторых органах мышечной ткани бычков герефордской породы / К.Н. Нарожных, Ю.В.

Ефанова, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов // Молочное и мясное скотоводство. - 2013. - № 1.

21. Зайко, О.А. Биохимический статус скороспелой мясной породы // Мир науки, культуры, образования. - 2013. - № 1(38).

22. Матиосов, А.Д. Влияние Pb и Cd на биохимические показатели и продуктивность кур-несушек: автореф. дис. ... канд. биол. наук. -Новосибирск, 2004.

23. Скальный, А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. - М., 2004.

Bibliography

1. Korotkevich, O.S. Biokhimicheskie, gematologicheskie parametrih i akkumulyaciya tyazhelihkh metallov v organakh i tkanyakh svineyj skorospeloyj

myasnoyj porodih / O.S. Korotkevich, O.A. Zheltikova, V.L. Petukhov // Dokl. Ros. akad. s.-kh. nauk. - 2009. - № 4.

2. Patrashkov, S.A., Petukhov, V.L., Korotkevich, O.S. Content of heavy metals in the hair// Journal de Physique IV (France), -2003. -Vol.107.

3. Zheltikov, A.I. Cherno-pestrihyj skot Sibiri / A.I. Zheltikov, V.L. Petukhov, O.S. Korotkevich [i dr.]. - Novosibirsk, 2010.

4. Strizhkova, M.V. Soderzhanie makroehlementov v organakh i tkanyakh krupnogo rogatogo skota / M.V. Strizhkova, O.S. Korotkevich // Sib.

vestn. s.-kh. nauki. - 2008. - № 5.

5. Strizhkova, M.V. Soderzhanie makroehlementov v volose bihchkov cherno-pestroyj porodih // Innovacionnihyj potencial molodihkh uchenihkh v

razvitii agropromihshlennogo kompleksa Sibiri: materialih VII Mezhregion. konf. molodihkh uchenihkh i specialistov agrar. vuzov Sib. federal.

okruga. - Novosibirsk, 2009.

6. Rish, M.A. Metabolicheskie funkcii mikroehlementov v organizme zhivotnihkh // Fiziologicheskaya rolj i prakticheskoe primenenie mikroehlementov.

- Riga, 1976.

7. Lebedev, P.T. Metodih issledovaniya kormov, organov i tkaneyj zhivotnihkh / P.T. Lebedev, A.T. Usovich. - M., 1976.

8. Klepcihna, E.S. Vliyanie tyazhelihkh metallov na interjernihe pokazateli i produktivnostj kur-nesushek: avtoref. dis. ... kand. biol. nauk. -

Novosibirsk, 2000.

9. Strizhkova, M.V. Soderzhanie natriya i kaliya v pecheni krupnogo rogatogo skota / M.V. Strizhkova, O.S. Korotkevich // Vestn. NGAU. - 2006.

- № 4.

10. Strizhkova, M.V. Soderzhanie svinca v organakh i tkanyakh bihchkov cherno-pestroyj porodih / M.V. Strizhkova, T.V. Petukhova, O.S. Korotkevich // Glavnihyj zootekhnik. - 2011. - № 6.

11. Narozhnihkh, K.N. Soderzhanie kadmiya v nekotorihkh organakh i tkani gerefordskoyj porodih / K.N. Narozhnihkh, Yu.V. Efanova, O.S. Korotkevich // Mir nauki, kuljturih i obrazovaniya. - 2012. - № 14.

12. Petukhova, T.V. Content of heavy metals in the muscle tissue of cattle //16th International conference on heavy metals in the Environment. 2327 September 2012. Rome (Italy), 2012. - URL [http: // ichment 16. iia.cnr.it].

13. Kostomakhin, N.M. Kachestvennoe uluchshenie genofonda rossiyjskogo zhivotnovodstva // Glavnihyj zootekhnik. - 2012. - №4.

14. Prayjs, V. Analiticheskaya atomno-absorbcionnaya spektroskopiya. - M., 1976.

15. Morris, C.A., Towers, N.R., Tempero, H.J., Cox, N.R., Henderson, H.V. Facial eczema in Jersey cattle: heritability and correlation with production Proceedings of the New Zealand Society of Animal Production. -1990. - Vol.50.

16. Rowlands, G.J. A possible use of blood analysis in the selection of beef animals with superior growth potential Proceedings of the 1st World Congress on Genetics Applied to Livestock Production. - 1974. - Vol. 3.

17. Odenya, W.O., Elzo, M.A., Manrique, C., McDowell, L.R., Wakeman, D.L. Genetic and environmental factors affecting serum macro minerals and weights in an Angus Brahman multibreed herd: Heritabilities of and genetic, environmental, and phenotypic correlations among serum calcium, phosphorus, and magnesium and weight at weaning // Journal of Animal Science. - 1992. - Vol. 70.

18. Petukhov, V.L. Soderzhanie tyazhelihkh metallov v mihshcakh sudaka / V.L. Petukhov, I.S. Miller, O.S. Korotkevich // Vestn. NGAU. - 2012. -

№ 2. - Ch. 2.

19. Zheltikova, O.A. Akkumulyaciya nekotorihkh makro- i mikroehlementov v organakh svineyj / O.A. Zheltikova, O.S. Korotkevich // Sib. vestn. s.-kh. nauki. - 2007. - № 8.

20. Narozhnihkh, K.N. Soderzhanie zheleza v nekotorihkh organakh mihshechnoyj tkani bihchkov gerefordskoyj porodih / K.N. Narozhnihkh, Yu.V. Efanova, O.S. Korotkevich, V.L. Petukhov // Molochnoe i myasnoe skotovodstvo. - 2013. - № 1.

21. Zayjko, O.A. Biokhimicheskiyj status skorospeloyj myasnoyj porodih // Mir nauki, kuljturih, obrazovaniya. - 2013. - № 1(38).

22. Matiosov, A.D. Vliyanie Pb i Cd na biokhimicheskie pokazateli i produktivnostj kur-nesushek: avtoref. dis. . kand. biol. nauk. - Novosibirsk,

2004.

23. Skaljnihyj, A.V. Bioehlementih v medicine / A.V. Skaljnihyj, I.A. Rudakov. - M., 2004.

Статья поступила в редакцию 20.04.13

УДК 574.522

Zarubina E. Yu. INFLUENCE OF ABIOTIC FACTORS ON THE MACROPHYTES IN THE GILEVSKY RESERVOIR (ALEY RIVER). Results of research the macrophytes the Gilevsky reservoir in October, 2012 are presented. It is shown that limiting factors for growth and development the macrophytes in a reservoir are features of a structure of a hollow and coast, water level fluctuation. Domination of types indicators meso- and evtrofny reservoirs is noted that along with rather high values of a biomass the macrophytes, serves as an indicator of the high trophic status of a reservoir.

Key words: macrophytes, diversity of species, production, Gilevskoe reservoir, temperature and water clarity, bottom sediments, the structure of the coast and valley, water level fluctuations.

Е.Ю. Зарубина, канд. биол. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: zeur@iwep.ru

ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ МАКРОФИТОВ В ГИЛЕВСКОМ ВОДОХРАНИЛИЩЕ (РЕКА АЛЕЙ)

Представлены результаты исследования макрофитов Гилевского водохранилища в октябре 2012 г Показано, что лимитирующими факторами для роста и развития макрофитов в водохранилище являются особенности строения котловины и берегов, колебание уровня воды. Отмечено доминирование видов-индикаторов мезо-

и эвтрофных водоемов, что наряду с относительно высокими значениями биомассы макрофитов, служит показателем высокого трофического статуса водоема.

Ключевые слова: макрофиты, видовое разнообразие, продукция, Гилевское водохранилище, температура и прозрачность воды, донные отложения, строение берегов и котловины, колебание уровня воды.

Гилёвское водохранилище - проточный водоем, образованный насыпной грунтовой плотиной в верховьях реки Алей. Его режим определяется притоком воды в водохранилище и сбросом через сооружения гидроузла. Площадь водохранилища при НПУ составляет 65 км1, объём - 470 000 км^ средняя глубина -7,2 м, максимальная - до 20 м (у плотины), длина - 20 км, ширина - от 2,4 км в средней части до 4,1 км у плотины [1]. Водохранилище было наполнено в 1979 г. и является крупнейшим по площади искусственным водоемом на равнинной территории Алтайского края. Юго-восточная часть его акватории в районе впадения реки Алей (площадь 5 км2) входит в территорию Лиф-ляндского заказника, являющегося Государственным природным комплексным заказником краевого значения.

Материалом для данной работы послужили сборы высшей водной растительности на Гилевском водохранилище и р. Алей (выше и ниже водохранилища). Полевые исследования проводили 2-4 октября 2012 г. стандартными методами (на створах и вдоль береговой полосы и в приустьевых участках основных притоков). Продуктивность водных фитоценозов определялась по их биомассе на укосных площадках размером 0,25 м2. В камеральных условиях укосы досушивали при 1=65оС до воздушно-сухого веса [2-4]. Для перевода биомассы в годовую продукцию использован коэффициент 1,2 [5], для выражения продукции в органическом веществе - коэффициент 0,85 [6].

В результате проведенных исследований в Гилевском водохранилище и на прилегающих участках обнаружено 18 видов макрофитов из 2 отделов и 13 семейств (таблица 1). По видовому разнообразию преобладают рдестовые (5 видов), среди которых по частоте встречаемости доминируют рдесты пронзен-нолистный (Potamogeton perfoliatus) и гребенчатый (Р. pectinatus). В целом Гилевское водохранилище характеризуется очень низким видовым разнообразием и уровнем развития макрофитов.

Лимитирующими факторами для распространения макро-фитов в водохранилище, вероятнее всего, являются особенности строения котловины и берегов водоема и колебание уровня воды. Такие показатели, как прозрачность и температура воды, характер донных отложений, содержание биогенов, влияющих на рост и развитие макрофитов, в Гилевском водохранилище находятся в пределах оптимума для водных растений. Так в период исследований прозрачность воды по диску Секки в центральной части водохранилища достигала 1,9 м, в береговой зоне колебалась от 0,5 до 1,2 м (до дна при существующих глубинах). Температура воды в водохранилище находилась в пределах 12,2-14,9еС и была несколько выше, чем во впадающих в него реках Алей и Корболиха (10,4-11,2еС), что вероятно, является следствием лучшего прогревания воды в водохранилище. Донные отложения были представлены преимущественно илами и заиленными песками.

Особенности строения котловины Гилевского водохранилища связаны со значительным изменением глубины по его длине: от мелководных участков (в верховьях) до 20 м (в при-плотинной части). В водохранилище по распределению глубин можно выделить несколько участков: мелководные (до 2-3 м); переходные (3-5); глубоководные (более 5 м). Глубоководные участки занимают всю среднюю и приплотинную часть водохранилища [1].

При НПУ (290,5 м) мелководные участки занимают только затопленные части логов и устьевые зоны притоков, а также вдольбереговую зону в верхней части водохранилища (около 5,4 км2, или 9,1% от общей площади водохранилища). Однако при фактическом режиме работы гидроузла основные участки мелководья располагаются в районе выклинивания подпора в верхней части водохранилища, а также практически вдоль всей береговой полосы [1]. Сработка уровня приводит к осушению больших площадей, которые в затопленном состоянии служат местом произрастания растительности.

Для Гилевского водохранилища характерно значительное распространение высоких обрывистых берегов, разрушающихся в результате ветро-волновой деятельности и колебания уровня воды, а также образованных наносами, приносимыми волнами

и прибоем. Такие берега, имеющие волновое происхождение, занимают более 60 % береговой зоны [1]. Часть из них заросла кустарниковой растительностью преимущественно различными видами ивовых. Однако прибрежная зона вдоль этих берегов из-за нестабильности грунтов неблагоприятна для роста и развития макрофитов.

Высшая водная растительность распространена в тех местах, где отсутствует либо ослаблена волновая абразия [7]. Такие благоприятные для развития макрофитов нейтральные берега в Гилевском водохранилище занимают около 30 % всей береговой зоны и характерны для участков устьев притоков (временных и постоянных), как правило, пологих и заросших древесно-кустарниковой растительностью [1]. Они слабо подвержены волновой деятельности водохранилища и являются стабильными.

По уровню развития макрофитов в Гилевском водохранилище можно выделить несколько зон. Первая зона - глубоководная, центральная часть водохранилища, где макрофиты полностью отсутствуют.

Вторая зона - мелководная прибойная с берегами волнового происхождения. Высшая водная растительность здесь не встречается. Однако в периоды понижения уровня воды они активно зарастают ивняком и пионерной растительностью, среди которой встречаются как рудеральные, так и гигрофильные виды (Eleocharis palustris, Myosotis caespitosa, Mentha arvensis, различные виды осок, ив, злаков и сложноцветных). Они образуют разреженные сообщества с невысоким проективным покрытием и низкой продуктивностью.

Третья зона - мелководная, она расположена вдоль нейтральных берегов, на которых отсутствует либо ослаблена волновая абразия. В виде небольших пятен или полос на глубине до 1,5 м здесь встречаются заросли разнообразных рдестов и роголистника погруженного, стебли которых обильно переплетены нитями Cladophora sp. Видовое разнообразие в таких сообществах невысокое (1-5 видов), доминантами выступают рдесты (Potamogeton pectinatus или P. perfoliatus) или роголистник (Ceratophyllum demersum). Наибольшее видовое разнообразие макрофитов отмечено в устье р. Корболиха, где в связи с понижением уровня воды в водохранилище на берегу образовалось несколько временных водоемов, обильно заросших макрофитами. Проективное покрытие в погруженных сообществах высокое (до 60-80 %). Плотность в фитоценозах рдеста пронзенно-листного (P. perfoliatus) достигает 324 экз./м2, высота растений колеблется от 0,6 до 1,0 м (в среднем 0,8). Биомасса, образуемая рдестами, в воздушно-сухом весе составляет 614 г/м2.

В прибрежной полосе и на обсыхающем берегу встречаются заросли полупогруженных растений. Доминируют, как правило, рогоз (Typha angustifolia) или болотница (Eleocharis palustris). Видовое разнообразие здесь значительно выше (до 8-10 видов), проективное покрытие - 50-60 %, высота растений - от 0,4 до 2,5 м.

Четвертая зона - река Алей выше и ниже водохранилища. Выше водохранилища русло реки сильно меандрирует, образуя множество рукавов и проток. Высокие обрывистые берега перемежаются пологими пляжами с топкими илистыми грунтами, на которых встречаются заросли полупогруженных макрофитов ежеголовника (Sparganium sp.) и болотницы (Eleocharis palustris). Сообщества ежеголовника разреженные, проективное покрытие - не более 20 %, высота растений - около 0,5 м. Болотница образует более густые заросли (проективное покрытие до 90%), но высота растений не превышает 0,4 м. Вероятно близкое расположение населенного пункта (с. Староалейское) оказывает негативное влияние на рост и развитие растительных сообществ, что связано с выпасом скота в береговой полосе.

Ниже водохранилища в р. Алей вдоль обрывистых берегов на глубине 0,3-0,7 м небольшими пятнами встречаются сообщества рдеста пронзеннолистного (P. perfoliatus) с проективным покрытием до 70 %. На берегу встречаются разреженные сообщества тростника (Phragmites australis), и хотя проективное покрытие в них достигает 80 %, максимальная высота растений не превышает 1,5 м.

Таблица 1

Распространение макрофитов в Гилевском водохранилище, октябрь 2012

Гилевское водохранилище Река Алей

Таксон устье р. Корболиха устье р. Березовка центр. часть у левого берега устье р. Моховушка выше водохранилища ниже водохранилища

Отдел зеленые водоросли - Chlorophyta

Cladophora sp. + — — — - -

йтдел цветковые растения - Magnoliophyta

сем. Potamogetonaceae - рдестовые

Potamogeton oispus L. — — — — — +

P. gramineus L. + — — — — —

P. natans L. + — — — — —

P. pe^inatus L. + + — + — —

P. perfoliatus L. — — + + — +

сем. Sparganiaceae - ежеголовниковые

Sparganium sp. — — — — + —

ceM. Typhaceae - рогозовые

Typha angustifolia L. + — — — — —

сем. Poaceae - злаковые

Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud. - - - - - +

сем. Cyperaceae - осоковые

E^o^ahs palustris (L.) Roem. Et Schult. + - - - + -

ceм. Lemnaceae - рясковые

Lemna minor L. — — — — — +

ceм. Salicaceae - ивовые

Salix sp. + — — — — —

сем. CeratophyIIaceae - роголистниковые

Ceratophyllum demersum L. +

ceм. Boraginaceae - бурачниковые

Myosotis caespitosa K.F. Schultz. + - - - - -

ceм. Lamiaceae - губоцветные

Mentha arvensis L. + - - - - -

Sta^ys palustris L. + — — — — —

ceM. Scrophulariaceae - норичниковые

Veron^a be^abunga L. + - - - - -

ceM. Asteraceae - сложноцветные

Inula britann^a L. + - - - - -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таким образом, в ходе исследований в Гилевском водохранилище отмечено низкое видовое разнообразие макрофитов.

Лимитирующими факторами для роста и развития растений являются: морфометрия водоема (зона мелководья с глубинами до 3 м при НПУ, она составляет около 9,0% от общей площади водохранилища); значительное распространение берегов, имеющих волновое происхождение (более 60 % береговой зоны); регулирование уровня воды, приводящее к осушению береговой зоны и гибели погруженных макрофитов.

В водохранилище распространены преимущественно эври-топные виды макрофитов, приспособленные к широкому диапазону факторов окружающей среды. Многие доминирующие

Библиографический список

1. Разработка проекта правил использования Гилевского водохранилища на реке Алей. Проведение акваториального районирования Гилевского водохранилища // Отчет ООО «Центр инженерных технологий». - Барнаул, 2012.

2. Белавская, А.П. К методике изучения водной растительности // Ботанический журн. - 1979. - Т. 64. - № 1.

3. Катанская, В.М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР Методы изучения / В.М. Катанская. - Л., 1981.

4. Папченков, В.Г. Растительный покров водоёмов и водотоков Среднего Поволжья: Монография. - Ярославль, 2001.

5. Распопов, И.М. Продукция макрофитов водоемов с замедленным водообменном: основные понятия, методы изучения // Гидробота-

в растительных сообществах виды (Potamogeton crispus, P. pectinatus, P. perfoliatus, Lemna minor, Ceratophyllum demersum) являются индикаторами мезо- или эвтрофных водоемов.

Количество органического вещества, продуцируемого погруженными макрофитами на 1 м2 литорали в Гилевском водохранилище в октябре 2012 г., было значительно выше, чем в Берд-ском заливе Новосибирского водохранилища в этот же период (626,3 и 228,5 г, соответственно).

Массовое развитие на отдельных участках литорали видов-индикаторов мезо- и эвтрофных водоемов наряду с относительно высокими значениями биомассы служит показателем высокого трофического статуса Гилевского водохранилища.

ника: методология, методы: материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8-12 апр. 2003 г.). - Рыбинск, 2003.

6. Катанская, В.М. Методы изучения высшей водной растительности / В.М. Катанская, И.М. Распопов // Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. - Л., 1983.

7. Галыгин, В.А. Динамика переработки берегов Белгородского и Старооскольского водохранилищ / В.А. Галыгин, Н.Н. Крамчанинов, А.Н. Петин // Научные ведомости. - 2012. - Вып. 18. - № 3 (122). - Сер. Естественные науки.

Bibliography

1. Razrabotka proekta pravil ispoljzovaniya Gilevskogo vodokhranilitha na reke Aleyj. Provedenie akvatorialjnogo rayjonirovaniya Gilevskogo vodokhranilitha // Otchet OOO «Centr inzhenernihkh tekhnologiyj». - Barnaul, 2012.

2. Belavskaya, A.P. K metodike izucheniya vodnoyj rastiteljnosti // Botanicheskiyj zhurn. - 1979. - T. 64. - № 1.

3. Katanskaya, V.M. Vihsshaya vodnaya rastiteljnostj kontinentaljnihkh vodoemov SSSR. Metodih izucheniya / V.M. Katanskaya. - L., 1981.

4. Papchenkov, V.G. Rastiteljnihyj pokrov vodoyomov i vodotokov Srednego Povolzhjya: Monografiya. - Yaroslavlj, 2001.

5. Raspopov, I.M. Produkciya makrofitov vodoemov s zamedlennihm vodoobmennom: osnovnihe ponyatiya, metodih izucheniya // Gidrobotanika: metodologiya, metodih: materialih Shkolih po gidrobotanike (p. Borok, 8-12 apr. 2003 g.). - Rihbinsk, 2003.

6. Katanskaya, V.M. Metodih izucheniya vihssheyj vodnoyj rastiteljnosti / V.M. Katanskaya, I.M. Raspopov // Rukovodstvo po metodam

gidrobiologicheskogo analiza poverkhnostnihkh vod i donnihkh otlozheniyj. - L., 1983.

7. Galihgin, V.A. Dinamika pererabotki beregov Belgorodskogo i Starooskoljskogo vodokhranilith / V.A. Galihgin, N.N. Kramchaninov, A.N. Petin // Nauchnihe vedomosti. - 2012. - Vihp. 18. - № 3 (122). - Ser. Estestvennihe nauki.

Статья поступила в редакцию 16.05.13

УДК 51-7:502.175

Semchukov A.N. THE NOVOSIBIRSK RESERVOIR WATER QUALITY MODELLING. PART 2. INPUT DATA GENERATION AND CALIBRATION RESULTS. Basing on field measurement for Novosibirsk reservoir the etrophication unit of the WASP water quality model was calibrated. It describes the dynamics of phytoplankton and dissolved oxygen concentrations, nutrient cycle and self-purification of water body against organic pollution. The ways of farther development of the Novosibirsk reservoir water quality modeling were highlighted. The input data generation is described and the calibration results are given in the second part of the article.

Key words: water quality, mathematical modeling, Novosibirsk reservoir.

А.Н. Семчуков. канд. физ.-мат. наук, н.с. Института водных и экологических проблем СО РАН,

E-mail: sasha@iwep.nsc.ru

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ НОВОСИБИРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА. ЧАСТЬ 2. ФОРМИРОВАНИЕ ВХОДНЫХ ДАННЫХ И РЕЗУЛЬТАТЫ КАЛИБРОВКИ

По результатам натурных наблюдений на Новосибирском водохранилище выполнена калибровка эвтрофи-кационного блока модели качества воды WASP, описывающего изменение концентрации фитопланктона и растворенного кислорода, круговорот биогенных веществ и самоочищение водоема от органического загрязнения. Намечены пути дальнейшего развития моделирования качества воды Новосибирского водохранилища. Во второй части статьи описывается формирование входных данных и приводятся результаты калибровки.

Ключевые слова: качество воды, математическое моделирование, Новосибирское водохранилище.

ства. Коэффициенты GN, р[ и А, которые даны в уравнениях (4)-(11) в первой части статьи [2], являются функциями от соответствующих концентраций. При отрицательных расчетных концентрациях веществ они теряют свой физический смысл и могут способствовать «раскачиванию» численного решения около нулевых значений. Поэтому этим коэффициентам присваиваются те значения, которые они имели бы при нулевой концентрации, что стабилизирует численное решение. Альтернативным методом было бы простое присваивание концентрациям малых положительных значений, но это было признано нецелесообразным.

При одновременном сведении концентраций аммонийного и нитратного азота до нуля коэффициент р становится неопределенным, однако в этом случае его значение не играет никакой роли, и он может быть приравнен любому числу. Также можно заметить, что в уравнениях (15) и (18), представленных в первой части статьи, удельные скорости дыхания ^ и денитрификации А20 не зависят от концентраций растворенного кислорода С6 и БПК С5 , что теоретически может привести к отрицательным значениям этих примесей. Поэтому при численной реализации модели в соответствующие уравнения были введены поправочные коэффициенты в виде функций Моно от показателей С6 и С5 . При этом коэффициенты полунасыщения

имели величину меньшего порядка, чем характерные значения этих концентраций.

Данная работа посвящена результатам калибровки эвтрофи-кационного блока модели качества воды WASP5 [1] по результатам наблюдений, выполненных на Новосибирском водохранилище в 1981 г. Для этого года имеются наиболее подробные данные о гидрохимическом и гидробиологическом режиме водохранилища. В первой части статьи дано описание использовавшейся модели, во второй части приводится ее численная реализация, формирование входных данных для расчета и калибровки, представлены результаты калибровки модели, а также некоторые предположения по поводу дальнейшего развития моделирования качества воды в Новосибирском водохранилище.

Численная реализация

Расчеты выполнялись с помощью метода Рунге-Кутты 4-го порядка точности с шагом в 1 сутки. При этом использовались среднемесячные значения входных данных: метеорологических элементов, интенсивности поступления примесей, расходов притоков, стока, температуры речной воды.

Значения метеорологических параметров, за исключением интенсивности атмосферных осадков, присваивались серединам месяцев и далее интерполировались линейно, при этом данные на начало и конец года определялись как среднее между таковыми для января и декабря. Остальные показатели задавались кусочно-постоянными.

В ходе вычислений расчетные значения концентраций некоторых веществ могут опуститься ниже нуля, что является противоестественным с физической точки зрения. В природе снижение концентраций может произойти, например, при бурном росте фитопланктона, когда израсходуются питательные веще-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.