авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ВОДНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

СБОРНИК СТАТЕЙ,

ПОСВЯЩЕННЫЙ 20-ЛЕТНЕМУ ЮБИЛЕЮ

ИВЭП СО РАН

Барнаул

ИВЭП СО РАН

2007

СБОРНИК СТАТЕЙ, ПОСВЯЩЕННЫЙ 20-ЛЕТНЕМУ ЮБИЛЕЮ ИВЭП

СО РАН. – Барнаул: ИВЭП СО РАН, 2007. – 128 с.

В книге собраны статьи, посвященные 20-летнему юбилею

Института водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук, в которых описана история института и его отдельных подразделений, роль отдельных сотрудников в его становлении и развитии, приведены основные научные достижения.

Составитель к.б.н., доцент Д.М. Безматерных © ИВЭП СО РАН, 2007 © Коллектив авторов ОГЛАВЛЕНИЕ 20-ЛЕТ ИНСТИТУТУ ВОДНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ СО РАН Д.М. БЕЗМАТЕРНЫХ, И.Н. РОТАНОВА, И.В. ЖЕРЕЛИНА.......................................... ЛАБОРАТОРИЯ ГИДРОЛОГИИ И ГЕОИНФОРМАТИКИ. ЧАСТЬ О.В. ЛОВЦКАЯ................................................................................................................... ЛАБОРАТОРИЯ ГИДРОЛОГИИ И ГЕОИНФОРМАТИКИ. ЧАСТЬ 2.

А.Т. ЗИНОВЬЕВ................................................................................................................... СТАНОВЛЕНИЕ, РАЗВИТИЕ И ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ ЛАБОРАТОРИИ БИОГЕОХИМИИ А.В. ПУЗАНОВ, С.В. БАБОШКИНА.................................................................................. ЛАБОРАТОРИЯ РЕГИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ.

ЭКОЛОГИЯ-ЭКОНОМИКА-СОЦИУМ: ПОИСК ПУТЕЙ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ В СИБИРСКИХ РЕГИОНАХ Б.А. КРАСНОЯРОВА......................................................................................................... ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ, НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И ДОСТИЖЕНИЯ ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКОГО ЦЕНТРА ИВЭП СО РАН (ХАЦ) Т.С. ПАПИНА, Е.И. ТРЕТЬЯКОВА, С.С. ЭЙРИХ............................................................ КАРТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕРРИТОРИИ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ИВЭП СО РАН И.Н. РОТАНОВА.................................................................................................................. ЛАБОРАТОРИЯ ВОДНОЙ ЭКОЛОГИИ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ БАССЕЙНА ОБИ И ОБЬ-ИРТЫШСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ В.В. КИРИЛЛОВ, Д.М. БЕЗМАТЕРНЫХ, Г.И. ЕГОРКИНА, Е.Ю. ЗАРУБИНА, Е.Ю. МИТРОФАНОВА, Л.В. ЯНЫГИНА, Л.А. ДОЛМАТОВА, Т.В.

КИРИЛЛОВА, О.С. БУРМИСТРОВА, С.О. ВЛАСОВ, Г.В. КИМ, М.И.

КОВЕШНИКОВ, Е.Н. КРЫЛОВА, В.В ГОРГУЛЕНКО., А.В. КОТОВЩИКОВ, М.И. СОКОЛОВА................................................................................................................ ЛАБОРАТОРИЯ ЭКОЛОГИИ АТМОСФЕРЫ И.А. СУТОРИХИН, В.Е. ПАВЛОВ, Н.Н. БЕЗУГЛОВА.................................................... НОВОСИБИРСКИЙ ФИЛИАЛ ИВЭП СО РАН А.А. АТАВИН, С.Я. ДВУРЕЧЕНСКАЯ............................................................................... ГОРНО-АЛТАЙСКИЙ ФИЛИАЛ ИВЭП СО РАН О.А. ЕЛЬЧИНИНОВА, С.П. СУРАЗАКОВА...................................................................... 20-ЛЕТ ИНСТИТУТУ ВОДНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ СО РАН Д.М. БЕЗМАТЕРНЫХ, И.Н. РОТАНОВА, И.В. ЖЕРЕЛИНА В 2007 году Институт водных и экологических проблем СО РАН отмечает свое 20-летие. Институт входит в группу ведущих научных учреждений Сибирского отделения РАН в области наук о Земле. Организация Института была вызвана необходимостью проведения фундаментальных исследований по изучению процессов и явлений в окружающей среде, а также оценки состояния водных ресурсов и решения проблем сбалансированного природопользования.

Юридически начало работы Института регламентировано с изданием ряда официальных документов Академии наук: Распоряжения СМ СССР от 17 января г. № 92р, Постановления Президиума АН СССР от 31 марта 1987 г. № 126 и Постановления Президиума СО АН СССР № 428 от 20 июля 1987 г. определивших создание нового академического института на Алтае. Однако фактической датой образования Института можно считать 1 сентября 1987 г. В этот день в 1987 г.

директор-организатор Института, тогда еще член-корреспондент РАН Олег Федорович Васильев подписал приказ N 1-К о переводе во вновь созданный Институт первых сотрудников из ряда лабораторий институтов Сибирского отделения АН СССР:

Лаборатории гидрофизики и экологии водоемов Института гидродинамики, Лаборатории экологии и рационального природопользования Института географии, Лаборатории водных проблем Объединенного института геологии, геофизики и минералогии, Лаборатории методов адаптации АСУ Вычислительного центра, Лаборатории биогеохимии Института почвоведения и агрохимии, а также лаборатории водохозяйственных проблем Сибирского энергетического института.

К числу тех, кто внес большой вклад в организацию и становление Института под руководством директора-организатора О.Ф. Васильева по праву можно отнести:

д.г.н., проф. Ю.И. Винокурова (директора Института с 1995 г.), к.т.н., доц. А.А.

Атавина, к.г.н. В.Л. Гросса, к.х.н., доц. Двуреченскую, к.ф.-м.н. С.В. Думнова, М.В.

Жукова, д.ф.-м.н. В.И. Квона, д.б.н., проф. М.А. Мальгина, А.Н. Потанина, д.г.н.

В.М. Савкина, д.ф.-м.н., проф. И.А. Суторихина, к.ф.-м.н. С.А. Сухенко, д.г.н. И.А.

Хлебовича, к.г.н. Ю.М. Цимбалея. Большой вклад в развитие Института внесли также к.с.-х.н. О.А. Ельчининова, к.б.н., доц. В.В. Кириллов, д.г.н. Б.А. Красноярова, к.ф.-м.н.

С.А. Михайлов, д.х.н., доц. Т.С. Папина, д.с.-х.н., проф. Е.Г. Парамонов, д.б.н. П.А.

Попов, д.б.н., проф. А.В. Пузанов, к.г.н., доц. С.П. Суразакова, д.г.н. А.Ш. Хабидов, д.ф.-м.н. В.А. Шлычков, к.т.н. С.Л. Широкова и многие другие сотрудники. По прошествии 20 лет в Институте создан единый научный коллектив, успешно решающий как фундаментальные, так и прикладные задачи.

Несмотря на трудности, почти все эти годы, сопровождавшие фундаментальную науку в стране, Институт непрерывно расширялся: в его состав вошли два филиала:

Новосибирский, созданный в 1996 г. в Новосибирском научном центре СО РАН на базе Новосибирской комплексной лаборатории ИВЭП и отдела научно-исследовательского флота СО РАН, и Горно-Алтайский, созданный в 2001 г. в г. Горно-Алтайске на базе Кызыл-Озекского стационара ИВЭП при участии специалистов Горно-Алтайского государственного университета. Институт располагает экспедиционным флотом на Новосибирском водохранилище и Телецком озере, а также сетью научных стационаров для проведения исследований в различных регионах Западной Сибири: на Новосибирском водохранилище, в низовьях р. Оби в п. Карымкары Тюменской области и в с. Кызыл-Озек Республики Алтай.

Директор-организатор и директор Института Директор Института водных и экологических водных и экологических проблем СО РАН (1987- проблем СО РАН (с 1996 г. по наст. время), д.г.н., 1996 гг.), академик РАН Олег Федорович проф. Юрий Иванович Винокуров Васильев Фундаментальные исследования. Основные научные исследования Института направлены на изучение водно-ресурсных и водно-экологических проблем, оптимизацию природопользования и охрану окружающей среды. Современные потребности общества расширяют спектр исследуемых проблем. Растет квалификация научных сотрудников Института, повышается уровень научно-исследовательских разработок.

В настоящее время в Институте работают 83 научных сотрудника, в числе которых: 1 академик, 15 докторов и 48 кандидатов наук;

обучается 53 аспиранта. На базе Института работает диссертационный докторский совет, докторантура по двум специальностям и аспирантура по 12 специальностям.

Лидирующую роль в научных исследованиях Института занимает изучение гидрологических, гидрохимических, гидрофизических, гидробиологических и биогеохимических процессов в бассейнах рек и внутренних водоемах Сибири. При проводимых исследованиях широко используются аппарат математического моделирования и средства ГИС-технологий. Разработан комплекс двухмерных вертикальных численных моделей формирования и развития термобара в глубоких и сверхглубоких озерах. Построена сопряженная математическая модель гидрофизических процессов в прибрежной зоне озера Байкал на основе гидродинамической и гидростатической моделей. Создана информационно моделирующая система DESERT для поддержки принятия решений по управлению качеством речных вод в масштабе водосборного бассейна.

Фундаментальные гидробиологические и гидрохимические исследования базируются на результатах широкомасштабных экспедиционных работ. В результате многолетних исследований изучены биоценозы разнотипных водных экосистем р. Оби и водных объектов Обь-Иртышского междуречья. На основе проводимого мониторинга в гидрологических створах Средней и Нижней Оби оценен уровень содержания органических веществ и тяжелых металлов в системе «вода - взвешенное вещество – донные отложения», изучены особенности накопления и метаболизма ртути в различных видах промысловых рыб. Большое внимание уделяется гидробиологическим исследованиям уникального природного объекта Алтая – оз. Телецкое.

Дирекция Ученый совет Лаборатория водной Кемеровская лаборатория геоэкологических и экологии водных проблем Лаборатория Лаборатория геоэкологии гидрологии и мониторинга горных и геоинформатики систем (г. Горно-Алтайск) Горно-Алтайский филиал Лаборатория биогеохимии Лаборатория экологии Новосибирский филиал атмосферы Лаборатория Группа советника РАН регионального природопользования Лаборатория эколого- Лаборатория моделиро географического вания гидрофизических и экологических процессов картографирования Химико-аналитический Центр центр водно-экспедиционных исследований Кызыл-Озекский Нижне-Обской стационар стационар Структура ИВЭП СО РАН Исторически Институт уделяет большое внимание гляциологическим исследованиям. На основе многолетних исследований рассчитаны снегозапасы водосборов рек Салаирского кряжа и Кузнецкого Алатау, исследован современный режим ледников Алтая. Создана имитационная модель расчета режима ледников как источников гарантированного речного стока. В настоящее время, совместно с Институтом им. Поля Шеррера (Швейцария) проводятся гляциологические и гляциохимические исследования ледника седловины г. Белуха (Алтай), которые позволили впервые оценить максимальную толщину льда ледника и показали пригодность исследования кернов льда в качестве палеоархивного материала при реконструкции уровней воздушного загрязнения Центрально-Азиатского региона.

В области изучения береговых процессов проводятся исследования рельефообразования и осадконакопления котловин равнинных водохранилищ. В г., впервые в мире для водохранилищ, с участием иностранных специалистов и использованием уникального оборудования на Новосибирском водохранилище проведен широкомасштабный полевой эксперимент, в результате которого получены уникальные данные по взаимодействию ветровых волн с песчаными берегами. В результате многолетней работы создан аннотированный электронный каталог фотоизображений рельефа береговой зоны и типов слоистости осадков береговой зоны Новосибирского водохранилища, рекомендованный Геоморфологической комиссией РАН в качестве основы при подготовке официального издания Каталога форм рельефа и слоистости осадков береговой зоны крупных водохранилищ.

Исследование гидрологических, гидробиологических, гидрохимических процессов и водно-ресурсных проблем осуществляется на основе бассейнового подхода и базируется на всестороннем изучении природных и экологических процессов и явлений, протекающих на водосборе. На основе комплексного подхода к физико географическому районированию составлена обобщающая картографическая модель региональной ландшафтной структуры Обь-Иртышского бассейна. Разработанная ландшафтная карта Западной Сибири отражает топологическую географическую дифференциацию территории, базируясь на историко-генетическом подходе к изучению геосистем. Проводимые эколого-географические исследования выявляют особенности и закономерности состояния природной среды региона, в их изучении активно применяются индикационные и картографические методы.

Существенное значение в изучении процессов, протекающих на водосборе, имеют биогеохимические исследования пространственного и внутрипрофильного распределения макро- и микроэлементов, искусственных и естественных радионуклидов, органических токсикантов в почвах природных и антропогенных ландшафтов. В результате многолетних исследований выявлены биогеохимические циклы ряда тяжелых металлов в геосистемах Сибири, рассчитаны региональные кларки ряда химических элементов в почвах Алтай-Саянской горной области.

С биогеохимическими исследованиями тесно связаны работы медико экологического направления. В Институте разработана оригинальная методика комплексного картографического анализа географических предпосылок болезней человека, составлена серия медико-географических и медико-экологических карт.

Проводятся комплексные исследования физико-химических характеристик приземного атмосферного аэрозоля на Алтае. Полученные результаты направлены на установление связи заболеваемости населения с загрязнением атмосферы, а также на выявление экологического неблагополучия территории. В сотрудничестве с другими институтами РАН проводятся комплексные экспедиции по Средней Оби, в ходе которых получены уникальные данные по взаимосвязи концентраций ряда химических элементов в аэрозоле и гидрозоле.

Большой блок фундаментальных и прикладных задач решается Институтом в области организации и управления природопользованием. Разработаны теоретические основы выделения региональных систем аграрного природопользования и методика комплексного анализа аграрно-природного потенциала территории, апробированная на территории юга Западной Сибири. В последние годы важное место в работах Института занимают исследования по разработке модели устойчивого развития Сибирских регионов, поддержанные социальным заказом администраций Алтайского края, Республики Алтай и Кемеровской области.

Основная часть научных исследований Института выполняется с использованием геоинформационных технологий. Разработаны принципы и подходы к созданию геоинформационных систем как инструмента поддержки принятия управленческих решений в природопользовании.

Первое здание Института Здание по адресу ул. Папанинцев, д. 105, в на ул. Гоголя, дом 85 (2007-1994 гг.) котором размещался Институт с 1993 по 2002 гг.

Лабораторно-экспериментальный корпус Новый корпус Института с 2003 г.

Института с 1994 г. (ул. Пушкина, д. 24) (ул. Молодежная, д. 1) Полевые ландшафтно- С.н.с., к.х.н. С.С. Эйрих проводит планировочные исследования в послойный анализ слоев ледового Чарышском районе Алтайского керна на содержание в нем ртути края, 2005 г. Справа-налево: с.н.с., методом ICS-MS в лаборатории к.г.н. Д.В. Черных, директор, радиохимии и экологической проф., д.г.н. Ю.И. Винокуров, гл. химии Института им. Поля Гидробиологическая экспедиция архитектор Чарышского района Шерера (Швейцария), 2003 г.

на Телецкое озеро, 1996 г. На А.Н. Пономарев, проф. АлтГТУ фото – зав. лаб. водной экологии, Н.Ф. Вдовин, в.н.с., к.г.н. Ю.М. к.б.н. В.В. Кириллов Цимбалей Отбор проб донных отложений в технологическом Коомплексная экспедиция в Краснощековский район озере комплекса кучного выщелачивания золота в Алтайского края по изучению последствий падения Краснощековском районе Алтайского края, 2003 г. вторых ступеней ракет, 1998 г. Слева – направо: зам.

Слева – направо: м.н.с. Балыкин С.Н., м.н.с. дир по НР, д.б.н. А.В. Пузанов, с.н.с., к.г.н. Д.В.

Горбачев И.В., д.б.н., зам. директора по НР Пузанов Черных, г.н.с., д.б.н. М.А. Мальгин А.В., м.н.с. Салтыков А.В.

Выступление на IX Совещании географов Сибири и После успешно завершенной Российско Дальнего Востока, Иркутск, 1995 г. Слева – направо: Швейцарской экспедиции по отбору ледового керна Ротанова И.Н., к.г.н., зав. лабораторией эколого- на горе Белуха в рамках выполнения работ по географического картографирования ИВЭП СО РАН, международному проекту, 2001 г. Руководители Белов А.В., д.г.н., ИГ СО РАН, экспедиции: зав. лабораторией радиохимии и Хлебович И.А., д.г.н., г.н.с. лаборатории экологической химии Института им. Поля Шерера экологической биогеохимии, ИВЭП СО РАН, Батуев (Швейцария) доктор М. Швиковски и нач. Химико А.Р., к.г.н., зав. лабораторией картографии ИГ СО аналитического центра д.х.н. Т.С. Папина РАН Работа над составлением ландшафтной карты Полевые исследования с помощью передвижной Алтайского края, 1996 г. Слева - направо: к.г.н., лаборатории экологического мониторинга с.н.с. Л.Н. Пурдик, инж.-картограф О.И. Ефименко, атмосферы в бассейне р. Барнаулки, 2003 г. На фото зав. лаб., к.г.н. И.Н. Ротанова – н.с., к.ф.-м.н. Б.Н. Дмитриев Фундаментальные исследования Института постоянно имеют поддержку грантами российских и зарубежных фондов (ежегодно выполняется около 10 грантов РГНФ и РФФИ, и 1-2 гранта зарубежных научных фондов), а апробация их результатов на практике осуществляется на основе контрактов и договоров с администрациями регионов Сибири и хозяйствующими субъектами.

Прикладные исследования. Наряду с фундаментальными научными исследованиями Институт выполняет большой объем прикладных научно исследовательских работ по заданиям органов государственной власти субъектов РФ (Алтайский край, Республика Алтай, Кемеровская, Новосибирская и Томская области), хозяйственных и иных организаций. Ежегодно заключается около 50 государственных контрактов и договоров на решение широкого круга природооохранных и водохозяйственных проблем.

Наиболее значительными были работы, проводившиеся в 1987-93 гг. по комплексной экологической экспертизе последствий реализации двух крупных гидротехнических проектов – Катунской ГЭС (р. Катунь, Республика Алтай) и Крапивинского гидроузла (р. Томь, Кемеровская область).

В 1992-93 гг. Институт принимал участие в работах по Государственной программе "Реабилитация населения и нормализация экологической, санитарно гигиенической, медико-биологической и социально-экономической ситуации в населенных пунктах Алтайского края, расположенных в зоне влияния ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне" (экологический блок). По результатам работ составлен медико-экологический атлас Алтайского края.

С 1987 г. по настоящее время по заказу Роскосмоса Институт проводит экологическое сопровождение пусков ракет-носителей "Протон" и "Союз" в районах падения отделяющихся частей первых и вторых ступеней (Центральный Казахстан, Горный Алтай, Тыва, Хакасия, Алтайский край).

С 2001 г. по настоящее время по заданию Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Алтайскому краю ведутся работы по созданию геоинформационных систем, ориентированных на использование службами управления природопользованием.

По заказу Администрации Алтайского края разработана ЦКП "Экология и природные ресурсы Алтайского края на период 2003-2010 гг." Для Республики Алтай разработаны четыре подпрограммы республиканской ЦКП "Экология и природные ресурсы на период 2003-2010 гг.": "Регулирование качества окружающей среды", "Отходы", "Поддержка особо охраняемых природных территорий", "Сохранение редких и исчезающих видов животных и растений".

Ранее были разработаны: Генеральная схема комплексного использования и охраны природных ресурсов бассейна р. Алей (диплом ВДНХ СССР), Территориальная организация рационального природопользования и охраны природы в условиях развития производительных сил Алтайского края в 1986-2000 г.г., ЦКП «Экология»

Алтайского края на 1991-1995 гг. и на период до 2005 года» (премия СО РАН), Концепция охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов г. Барнаула до 2005 г.

Институт принимал участие в разработке программ по охране и рациональному использованию водных объектов: Национальной программы действий по совершенствованию и развитию водохозяйственного комплекса России на перспективу «Вода России – 21 век», ФЦП «Чистая Обь», Водохозяйственная подпрограмма ФЦП «Сибирь», Водохозяйственный и экологический блоки Стратегии развития Сибири.

По заданию Верхне-Обского бассейнового водного управления разработаны Концепции государственной программы по использованию, восстановлению и охране водных объектов бассейна Верхней Оби (2002-2010 гг.) и Региональные подпрограммы субъектов РФ бассейна Верхней Оби Национальной программы действий по совершенствованию и развитию водохозяйственного комплекса России на перспективу "Вода России – XXI век" (2003-2015 гг.). Составлен реестр водных объектов Алтайского края.

Ведутся работы по созданию схемы территориального планирования Алтайского края по разделам природные условия, природные ресурсы, экологическая ситуация.

Проведена инвентаризация памятников природы районов Алтайского края (2007 г.).

Издана карта особо охраняемых природных территорий и объектов Алтайского края.

Разработаны системы размещения рекреационных и оздоровительных объектов с учетом природных и социально-экономических факторов на Беловском вдхр.

Кемеровской области, а также в Чарышском районе, комплексе «Манжерок» и на оз. Ая Алтайского края (2005-2007 гг.).

Исследованы уникальные месторождения родниковых вод предгорий Западного Алтая, обладающие сбалансированным макро- и микроэлементным составом и присутствием растворенных форм серебра и золота. Начато бутылирование и промышленный розлив этих вод.

Разработана серия цифровых тематических карт территорию Кемеровской области, Алтайского края и Республики Алтай, в их числе: районирование по степени опасности наводнений;

зон затопления населенных пунктов паводками различной обеспеченности и др. Разработаны, защищены авторскими свидетельствами и внедрены в практику проектных организаций, научно-исследовательских институтов СО РАН, подразделений МПР России и Росгидромета программные комплексы для гидрологических расчетов: "Гидростатистика", автоматизирующая статистическую обработку рядов гидрологических наблюдений и позволяющая рассчитывать параметры аналитических аппроксимаций кривых обеспеченности;

"FooldHaigh" для расчета максимального стока весеннего половодья и дождевых паводков неизученных рек;

"Морфоствор" для определения расходов и скоростей течения реки в зависимости от уровня реки в заданном поперечном сечении (морфостворе);

программные комплексы для численного моделирования процессов тепломассопереноса в водоемах и водотоках и на водосборе «Гидротермика – 1DV (HT1DV)» и «Гидроледотермика – 1DH (Полынья)».

Международное сотрудничество. Институт имеет широкие международные связи. В качестве наиболее ярких примеров международного научного сотрудничества можно привести участие в программе «Водный проект» (Water Project) Международного института прикладного системного анализа, проведение исследований по проекту Международного научного комитета по проблемам окружающей среды (SCOPE) «Оценка распространения ртути и ее роли в экосистемах».

На протяжении последних лет проводились широкомасштабные исследования геоморфологии берегов и изучение закономерностей осадконакопления в береговой зоне Новосибирского водохранилища, при финансовой поддержке Управления морских исследований ВМФ США. Совместно с Международным бюро по изучению водно болотных угодий «Wetlands International» и рядом Институтов СО РАН проводятся исследования в рамках российско-голландского проекта «Сохранение водно-болотных угодий и видового состава их обитателей на юге Западной Сибири». На основе договоренности правительств четырех стран Алтайского региона (Россия, Китай, Казахстан, Монголия) начаты работы по созданию трансграничных биосферных территорий с использование концепции и научного сопровождения Института. Начаты работы по изучению гидрогеологического потенциала предгорий Алтая в рамках международного проекта Ассоциаций академий наук Азии. В 2003-2005 гг. проведено четыре научных совещания с поддержкой Научной программы НАТО. На базе ИВЭП СО РАН состоялась конференция Международного географического союза.

Перспективы развития. Перспективы Института связаны в первую очередь с развитием исследований водно-ресурсного, водно-экологического и эколого биогеохимических направлений. Дальнейшее развитие получит исследование проблем взаимодействия общества и природы. Большие перспективы Институт связывает с разработкой моделей устойчивого (сбалансированного) развития регионов, экологическим картографированием, медико-экологическими исследованиями и созданием ГИС природоохранной направленности.

Основные научные труды ИВЭП СО РАН Барнаул. Научно-справочный атлас / Б. В. Бородаев, В. И. Булатов, В. Г. Ведухина [и др.] – Новосибирск: ФГУП «ПО Инжгеодезия», 2006. – 100 c.

Береговая зона морей, озер и водохранилищ. Т.1 / А. Ш. Хабидов, Л. А. Жиндарев, Д. С. Хейнс [и др.] – Новосибирск: Наука, 2001. – 228 с.

Булатов, В.И. Российская экология: дифференциация и целостность. Аналит.

обзор. – Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2001. – 115 с.

Винокуров, Ю.И. Анализ экологической обстановки на территории Алтайского края, подвергшейся воздействию ядерных испытаний Т. 2. Приоритетные токсиканты в компонентах природной среды / Ю. И. Винокуров, В. Л. Миронов, Н. М. Оскорбин. – Барнаул, 1993. – 200 с.

Винокуров, Ю. И. Региональная ландшафтная структура Сибири / Ю. И.

Винокуров, Ю. М. Цимбалей. – Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2006. – 95 с.

Галахов, В. П. Имитационное моделирование как метод гляциологических реконструкций горного оледенения. – Новосибирск: Наука, 2001. – 136 с.

Галахов, В. П. Ледники Алтая / В. П. Галахов, Р. М. Мухаметов. - Новосибирск:

Наука, 1998. – 172 с.

Галахов, В. П. Условия формирования и расчет максимальных снегозапасов в горах (по результатам исследований на Алтае). – Новосибирск: Наука, 2003. – 104 с.

Геоморфология береговой зоны и побережий крупных водохранилищ Сибири / А.

Ш. Хабидов, Л. А. Жиндарев, В. С. Кусковский [и др.] – Новосибирск: Наука, 2001. – 120 с.

Жиндарев Л. А. Динамика песчаных берегов морей и внутренних водоемов / Л. А.

Жиндарев, А. Ш. Хабидов, А. К. Тризно. – Новосибирск: Наука, 1998. – 271 с.

Зиновьев, А. Т. Ледовые явления на реках и водохранилищах. Процессы, модели и методы расчетов / А. Т. Зиновьев, А. М. Марков. – Барнаул: АлтГТУ, 2006. – 132 с.

Красная книга Алтайского края. Т.3. Особо охраняемые природные территории / Под ред. А. Н. Куприянова, Ю. И. Винокурова. – Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2002. – 339 с.

Красноярова, Б. А. Территориальная организация аграрного природопользования Алтайского края. – Новосибирск: Наука, 1999. – 161 с.

Медико-экологический атлас Алтайского края: научно-методические основы разработки и составления / И. А. Хлебович, Ю. И. Винокуров, И. Н. Ротанова, В. С.

Ревякин. – Новосибирск: Наука, 2000. – 120 с.

Михайлов, С. А. Диффузное загрязнение водных экосистем. Методы оценки и математические модели: Аналит. обзор. – Барнаул: ГПНТБ СО РАН, 2000. – 130 c.

Оберт, А. С. Иксодовые клещевые боррелиозы: Нозогеографические и медико экологические аспекты / А. С. Оберт, В. Н. Дроздов, С. А. Рудакова. – Новосибирск:

Наука, 2001. – 110 с.

Особо охраняемые природные территории и объекты Алтайского края. Карта.

Масштаб 1:1 000 000 / Под науч. рук. Ю. И. Винокурова и О. П. Дорощенкова. – Москва, 1997.

Папина, Т. С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в речных экосистемах. Аналит. обзор. – Новосибирск: Изд-во ГПНТБ СО РАН, 2001. – 58 с.

Парамонов, Е. Г. Кулундинская степь: проблемы опустынивания / Е. Г.

Парамонов, Я. Н. Ишутин, А. П. Симоненко. – Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2003. – 137 с.

Поведение ртути и других тяжелых металлов в экосистемах. Аналит. обзор / Отв.

ред. О. Ф. Васильев. – Новосибирск: ГПНТБ СО АН СССР, 1989. – Ч. 1-3.

Попов, П. А. Оценка экологического состояния водоемов методами ихтиоиндикации. – Новосибирск: Изд-во НГУ, 2002. – 270 с.

Природно-мелиоративная оценка земель в Алтайском крае / Ю. И. Винокуров, Ю.

М. Цимбалей, Т. А. Пудовкина, Н. И. Агафонова. – Иркутск: ИГ СО РАН, 1988. – 136 с.

Рудский, В. В. Алтай. Эколого-географические основы природопользования. – Барнаул: Изд-во АлтГУ, 1996. – 238 с.

Савкин, В. М. Эколого-географические изменения в бассейнах рек Западной Сибири (при крупномасштабных водохозяйственных мероприятиях). – Новосибирск:

Наука, 2000. – 152 с.

Сухенко, С. А. Ртуть в водохранилищах: новый аспект антропогенного загрязнения биосферы: Аналит. обзор.- Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 1995.- 59 с.

Устойчивое развитие Сибирских регионов / Ю. И. Винокуров, Б. А. Красноярова, В. И. Овденко [и др.] – Новосибирск: Наука, 2003. – 240 с.

Целевая комплексная программа “Территориальная организация рационального природопользования и охраны природы в условиях развития производительных сил Алтайского края в 1986-2000 гг. ”(ЦКП “Экология”) / Ю. И. Винокуров, О. П.

Дорощенков, В. В. Мищенко, Б. А. Красноярова. – Барнаул, 1991. – 114 с.

Черных, Д. В. Горные ландшафты: пространственная организация и экологическая специфика. Аналит. обзор / Д. В. Черных, В. И. Булатов. – Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2002. – 83 с.

Широкова, С. Л. Основы построения ГИС управления природопользованием. – Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2003. – 188 с.

Экологический анализ региона (теория, методы, практика): Сб. науч. трудов. – Новосибирск: СО РАН, 2000. – 276 с.

Экология и безопасность жизнедеятельности человека в условиях Сибири: Сб.

науч. трудов. – Барнаул: изд-во АлтГУ, 1997. – 277 с.

Яковченко, С. Г. Создание и использование цифровых моделей рельефа в гидрологических и геоморфологических исследованиях / С. Г. Яковченко, В. А. Жоров, И. С. Постнова. – Кемерово: Изд-во ИУУ СО РАН, 2004. – 92 с.

Continental Hydrology: Cold Regions Modeling. – CRC PRESS LLC, 2000. - 264 p.

ЛАБОРАТОРИЯ ГИДРОЛОГИИ И ГЕОИНФОРМАТИКИ. ЧАСТЬ О.В. ЛОВЦКАЯ В ноябре 1988 году лаборатория методов адаптации АСУ ВЦ СО РАН (ЛМА) вошла в состав ИВЭП СО РАН. ЛМА, созданная и возглавляемая В.В. Марусиным, представляла собой дружный коллектив, с большим опытом работы, зарубежными связями, хорошо известный в крае и стране. В ее состав входили высококвалифицированные программисты и проектировщики, создававшие автоматизированные системы управления предприятиями. Приход в ИВЭП стал для лаборатории серьезным испытанием: уехал в Новосибирск В.В. Марусин, заведующим лабораторией был назначен М.И.Евстратов, менялись тематика работы и область приложения. У лаборатории как структурной единицы ИВЭП было 2 пути: или превратиться во вспомогательное инженерно-техническое подразделение, или же развивать научное направление интересное как сотрудникам, так и Институту, в целом.

В этот момент проявился научный и организационный талант С.Л.Широковой, которая впоследствии возглавила лабораторию. Светлана Леонидовна инициировала проведение ряда семинаров, позволивших выявить потребности научных подразделений в информационной и математической поддержке. Таким образом, появилась лаборатория информатики, сотрудники которой обслуживали разрастающийся парк вычислительной техники (М.К.Картавцев), разрабатывали типовые программы для бухгалтерии и других служб (В.И. Шовкун), создавали информационные, информационно-справочные системы информационно моделирующие программные системы для управления природопользованием и охраной окружающей среды.

Вместе с лабораторией в ИВЭПе появилась вычислительная техника: первый компьютер – миниЭВМ "Электроника 100/25", затем "Электроника 79". "Электроника 79", смонтированная и запущенная Городиловым А.В. и Моисеевым В. 30 декабря года, имела 2 графических станции и позволяла подключать до 24 терминалов. В году все лаборатории были оснащены терминалами "Электроники 79". Используя графическую станцию, К.В.Воробьев построил первую цифровую карту г. Барнаула. В это же время Институт оснащался персональными ЭВМ. В 1989 приобретены 2 ПЭВМ «ДВК» отечественного производства. В 1989-90 2 ПЭВМ АТ-286. В 1991 добавляется 3 ПЭВМ АТ-386, 4 ПЭВМ АТ-286 и 2 ПЭВМ ХТ-86.

Новые задачи требовали использования новых технологий программирования, использования методов анализа пространственно распределенной информации.

Первыми в Алтайском крае, и одними из первых в стране, сотрудники лаборатории приступили к разработке и развитию геоинформационных систем.

В начале 90-х в лаборатории появилось лицензионное программное обеспечение ГИС Arc/Info, что позволило перейти к созданию электронных карт. И.М.Михайлиди и другими сотрудниками создана топооснова Алтайского края масштаба 1:500 000, которая используется до настоящего времени во многих организациях края. Тогда же принято решение о создании собственной инструментальной ГИС для разработки независимых приложений, ориентированных на конечных пользователей. Кроме инструментальной ГИС, разработан набор типовых процедур ввода, редактирования и поддержки структурированных данных в экологических базах данных с использованием многооконного интерфейса (Меркулов А.Н., Банушкин В.М.);

разработана инструментальная информационно-программная оболочка, обеспечивающая разработчиков картографических БД удобным языком и эффективными технологическими элементами процессов электронного картографирования в среде ARC/INFO (Михаилиди И.М.).

разработана программная пользовательская оболочка в среде AUTOCAD, повышающая удобство и производительность ввода топооснов карт с дигитайзера (Комарова Е.Е.);

создан комплекс программ статистической обработки медицинских данных (Ловцкая О.В.) разработан набор процедур совместной обработки цифровых и картографичеких баз данных, а также формирования и вывода данных в режиме деловой графики (Шелепов С., Леонова Н.А.).

Создание собственных инструментальных программных средств позволило быстро и эффективно решать экологические задачи природопользования.

В 1994 году на примере Алтайского края как объекта длительного и интенсивного антропогенного воздействия на природную среду разработана концептуальная модель данных региональной ГИС "Природные ресурсы", включающая: блоки природно ресурсной основы (водные, лесные, земельные, атмосферные ресурсы) и блоки, относящиеся к природной, административной и производственной структуре территории (районы, населенные пункты, хозяйства, речная, промышленная, транспортная сети и др.). Структура информационной модели ГИС ориентировалась на решение преимущественно стратегических задач трех типов: сбор и оценка данных о состоянии природных ресурсов и окружающей среды региона, анализ причинно следственных связей, прогноз будущих состояний.

На основе разработанной информационной модели ГИС управления природопользованием регионального уровня созданы базы данных и программы их поддержки для хранения и обработки показателей состояния водных, лесных и атмосферных ресурсов. Выполнена их загрузка реальными данными для отдельных территорий Алтайского края (речных бассейнов, лесхозов, административных районов) за различные временные периоды.

Разработана информационно-справочная система по лесным ресурсам, обеспечивающая выборку из базы данных и визуализацию в табличном и графическом видах значений любых показателей для анализа динамики изменения состояния лесов в различных временных интервалах ((Широкова С.Л., Ловцкая О.В., Комарова Е.Е., Леонова Н.А.).

Разработан комплекс программ оперативной обработки запросов для анализа качества вод и формирования сводных годовых форм состояния вод в бассейне р.Оби на территории Алтайского края.

К 1995 году возникла необходимость и техническая возможность создания локальной вычислительной сети (ЛВС) и выхода в глобальную сеть (Интернет).

Основная нагрузка по организации локальной компьютерной сети и подключению к глобальной сети легли на зав. лабораторией Широкову С. Л. и сотрудника этой же лаборатории М. К. Картавцева.

Первый проект подключения ИВЭП к Интернет разработан в том же 1995 году. На тот момент единственно доступным технически и экономически Интернет провайдером был Алтайский научно-образовательного комплекса на базе Алтайского государственного технического университета (АлтГТУ). Для связи с этим провайдеров в отсутствии выделенного канала использовалось промежуточное звено: Алтайский государственный университет. Схема связи выглядела следующим образом: на здании ИВЭП и на здании физического корпуса АГУ на расстоянии 300 метров по прямой видимости установлена пара устройств связи на инфракрасных излучателях “Инфранет” (рис.1) Скорость подключения 2Mbps;

далее связь между АГУ и АлтГТУ по выделенной линии со скоростью подключения 2Mbps;

далее через спутниковую связь в сеть RunNet.

В 1996 году в ИВЭП было 12 компьютеров, которые соединялись в сеть коаксиальным кабелем. В качестве почтового сервера и маршрутизатора использовался компьютер РС-486 с операционной системой Unix F-BCD. Файловый сервер был настроен на компьютере Пентиум I -166 и ОС Windows NT 4.0.

Новую струю в тематику работ лаборатории внес приход в 1997 году К.В. Воробьева и С.Г.Яковченко, физиков, занимавшихся вопросами экологии атмосферы. На основе их работ сформирован блок "Атмосфера" ГИС "Природные ресурсы". В рамках этого блока разработаны:

комплекс программ, обеспечивающий расчет и картографическое отображение загрязнения приповерхностного слоя атмосферы от выбросов промышленных предприятий как по любому одному веществу, так и по суммарному воздействию всех веществ при различных метеопараметрах.

комплекс программ для оценки среднегодового уровня концентрации загрязнений от промышленных предприятий в приземном слое атмосферы в масштабе региона. Комплекс предназначен для выявления зон повышенных уровней загрязнения для последующего их более детального анализа. Система построена с использованием ГИС ArcView 3.0 и объектно-ориентированного программирования C++Builder. Она включает в себя банк картографических данных территории Алтайского края в масштабе 1:500 000, технологически увязанный с ним банк данных по параметрам источников загрязнения (2 ТП-воздух), блок расчета среднегодовых концентраций примесей с учетом розы ветров. Для пространственного отображения результатов расчета разработан пользовательский интерфейс, позволяющий получать по запросам различную информацию об объектах и параметрах загрязняющих веществ, проводить моделирование распространения загрязняющих примесей и представлять результаты в удобном для дальнейшей обработки виде. Численные эксперименты проведены для ряда приоритетных промышленных загрязнителей (880 предприятий) Алтайского края.

проанализированы и предложены для использования методика и стандартная программа ЕРА USA CALINЕ3 для оценки загрязнения приземного слоя атмосферы от автотранспорта. Данная программа была интегрирована в проект ГИС ArcView, осуществляющий функции подготовки пространственных данных и последующего ГИС-анализа результатов вычислений. Предложена методика экспертной оценки пространственно-временного распределения движения автотранспорта для получения достоверной исходной информации для расчетов. На примере г.Барнаула проведена оценка среднегодовой загрязненности атмосферы от автотранспорта.

Предложена методика расчета загрязнения атмосферы от частного сектора в промышленном центре. Объем загрязнения оценивается через характерную плотность населения и средний расход топлива, потребляемого в секторе на одно домовладение.

На основе имеющихся исходных данных проведено предварительное ранжирование территории г. Барнаула по степени загрязненности от частного сектора (Постнова И.С.).

Технология математико-картографического моделирования и получения результирующих картографических изображений для анализа отрабатывалась на комплексе исследовательских и прикладных программ: оценка распространения загрязнений от промышленных предприятий, автотранспорта и частного сектора (на примере г.Барнаула), нормирование выбросов вредных веществ в атмосферу при утилизации твердых ракетных топлив (на примере г.Бийска), выявление зон повышенной экологической опасности (на примере Благовещенского района)(ВоробьевК.В., Яковченко С.Г., Постнова И.С.).

Созданы инструментальные средства совместной обработки картографических и атрибутивных данных в Delphi и C++Builder. Разработаны программы обработки космоснимков, обеспечивающие автоматическое выделение и псевдоцветное изображение участков с разным уровнем загрязнения территории. Программы использовались для проведения анализа загрязненности снежного покрова в районе Кучукского сульфатного комбината Благовещенского района Алтайского края Для составления ландшафтно-топологических карт по данным дистанционного зондирования разработаны алгоритмы и программы: кластерного анализа для предварительной оценки распределения ретроспективных данных, текстурного анализа для детальной оценки результатов сегментации и классификации изображений земной поверхности, специальных сервисных функций для построения ландшафтных фотосхем. Эксперименты проводились на временном ряде архивных аэроснимков различного масштаба и ориентации в зоне влияния Кулундинского канала (Ковалевская Н.М.).

В 1999 сотрудники лаборатории приступили к разработке бассейновых ГИС как многомодульных систем, предназначенных для комплексной оценки состояния природных ресурсов и прогнозирования их динамики под воздействием естественных и антропогенных факторов.

На примере бассейна р. Томи проанализированы имеющиеся информационные материалы с целью разработки состава и структуры тематической и картографической баз данных бассейновой ГИС. Для выявления модельных закономерностей переноса техногенных загрязнений в русле реки Томи проведена обработка и обобщение многолетних данных о содержании поллютантов в промышленных сбросах и речных водах 15 створов наблюдений (использованы данные ГМС, СЭС и др.).

Разработана цифровая модель рельефа и гидрографии бассейна р.Томи масштаба 1:500000. Предложен состав тематической базы данных, отражающий различные характеристики бассейна: сосредоточенные источники загрязнения поверхностных вод, поверхностный сток с территорий, гидрология и гидрохимия водных объектов, характеристика воздушной среды, растительности, почвенного покрова, климата, социально-экономические параметры.

Разработан программный инструментарий для редактирования и преобразования цифровых карт и атрибутивной информации в форматах ArcInfo, ArcView, F1M.

Предложена методика получения цифровой модели рельефа из покрытия горизонтального рельефа. Разработаны программные средства интерполяции рельефа по опорным точкам и 3D-визуализации цифровых моделей местности. Созданы 3х мерные карты на территорию Благовещенского района и Телецкого озера, выполнена их драпировка многозональными космическими снимками.

Освоены методы построения распределенных баз данных на основе СУБД INTERBASE, Internet-ориентированного протокола обмена данными TCP/IP и технологии "многозвенный клиент - сервер" и методы подключения программных DLL-модулей и SQL-баз данных к ГИС ArcView с целью создания интегрированной ГИС-технологии (Трошков Н.). Разработаны средства подключения активных компонентов ArcInfo в программах на Delphi и C++Builder (Воробьев Е.К.).

2000 год – начинается сотрудничество с В.А. Жоровым, что переводит работы лаборатории в области водных ресурсов на качественно новый уровень.

По его инициативе создаются программные комплексы для решения проблем инженерной гидрологии (Воробьев Е.К., Ловцкая О.В., Яковченко С.Г.).

Для анализа многолетних колебаний различных гидрологических характеристик разработан вычислительный алгоритм расчета кривых обеспеченности. Рассмотрены особенности численной реализации алгоритма. Найдено объяснение и аналитическая формулировка известной проблемы особых точек, возникающей при использовании распределения Крицкого – Менкеля. Создана программа статистического анализа многолетних рядов различных гидрологических характеристик "Гидростатистика". В Роспатенте получено свидетельство об официальной регистрации программы (№2000610667 от 20 июля 2000 г.).

Разработан и внедрен в эксплуатацию программный комплекс "Морфоствор", предназначенный для определения расходов и скоростей течения реки в заданном поперечном сечении (морфостворе) в зависимости от уровня воды. Разработана и лицензирована (свидетельство Роспатента №2001611052 от 20 августа 2001 г.) программа "Паводок&Половодье", предназначенная для расчетов обеспеченностей максимального стока неизученных рек.

Общность проблем, возникающих на водосборных бассейнах, стала основой для поиска типовых решений по конструированию бассейновых ГИС,. Предложен подход, сочетающий применение к условиям конкретных бассейнов рек методов математического моделирования, технологий пространственного анализа данных по топографическим правилам и пользовательских ГИС-оболочек, связывающих исходную, текущую и итоговую информацию с единой системой ее обработки, анализа и интерпретации.

Уточнена структура бассейновой ГИС как сложной системы, включающей взаимосвязанные характеристики состояния природной, хозяйственной и социальной составляющих развития территории.

На основе цифровой модели бассейна реки Барнаулка и встроенных в проект ArcView специализированных расчетных функций апробирована численная модель оценки загрязнения водосбора от неточечных источников.

Проведены работы по созданию ГИС для поддержки принятия решений по оценке и прогнозу качества воды и водных ресурсов в бассейнах рек.

Создана база данных по гидрохимии за период 1981-2003 годов. и по гидрологии за период 1936-2000 годов по 38 пунктам наблюдения бассейна р. Томи на основе материалов Государственного водного кадастра и Росгидрометслужбы. По отдельным пунктам проведен статистический анализ наблюдений, в результате которого получены многолетние (средние по гидрологическим периодам) тренды качества воды (Ловцкая О.В., Зырянова Т.А., Брютова О.В.).

Предложена основанная на обобщенном методе постоянных концентраций модель гидрохимического стока, ориентированная на анализ структуры многолетних изменений качества воды по данным гидрохимических наблюдений (Яковченко С.Г., Ловцкая О.В.).

Проведен теоретический и численный анализ зависимости суточного прихода солнечной радиации на склоны от рельефа, высоты местности, метеорологических параметров, географического положения местности и времени года в целях получения достаточно строгой и точной ГИС-технологии расчета теплового баланса поверхности для распределенных гидрологических моделей. Получены аналитические выражения для суточных сумм прямой и рассеянной радиации на склоны в течение года. Создан ГИС–инструментарий для расчета возможных сумм радиации, с помощью которого для водосбора р. Бии получены цифровые карты суточного прихода радиации за период снеготаяния (март - июнь).

Разработана концептуальная модель таяния снежного покрова и формирования весеннего стока горных рек. Проведена апробация радиационного и трансформационного блоков для ряда территорий водосбора р. Бии. (Жоров В.А., Яковченко С.Г.).

В технологию автоматизированного создания карт внедрены новые возможности по корректировке сканированных картографических материалов и получению более качественных и полномасштабных растровых изображений на основе общих и специализированных программ. Отработаны новые методы конвертирования растрового представления пространственных объектов в векторное с использованием специализированных программ интерактивной векторизации растровых изображений ArcView GIS с набором дополнительных модулей расширения.

По данной технологии создан комплекс разномасштабных цифровых картографических основ территорий для целевого проведения различных экологических исследований: на бассейны рек Томь, Алей, Бия, Барнаулка, территории Горного Алтая, Кемеровской области, городов Барнаул, Бийск, Телецкого озера.

Отработана технология геометрической коррекции так называемых "сырых" (без географической привязки) спутниковых данных. В качестве геометрической модели использовалось полиномиальное преобразование второго порядка. Матрица трансформации при наложении снимка на карту рассчитывалась по 8 опорным точкам.

Для эффективного проведения геометрической коррекции особо важным является выбор достаточно достоверных точек привязки. В качестве таковых выбирались пересечения дорог или известные речные объекты (устья, изгибы речной сети и т.д.).

Сделан вывод о том, что эффективность результата в большей степени определяется опытом дешифровщика. Технология опробована на примере карт (1:1 000 000) и космических снимков г.Новосибирска (19.01.92) и г.Павлодара (10.02.95).

При создании автономных программных комплексов зачастую необходимы средства работы с картографической информацией без использования специализированных ГИС. В качестве такого средства предложено использовать специализированные компоненты, входящие в систему GeoView. На их основе разработан метод получения параметров пространственных объектов по их расположению на карте. Предложенная технология использована в программе "Расчет максимального стока весеннего половодья и дождевых паводков неизученных рек" (Жоров В.А., Ловцкая О.В., Яковченко С.Г.).

В 2003 - 2004 годах произошли серьезные изменения в составе и структуре лаборатории. В 2003 года лаборатория информатики переименована в лабораторию картографирования и геоинформатики, в 2004 году – в лабораторию гидрологии и геоинформатики, возглавил ее В.А.Жоров, гидролог по образованию и призванию. В связи с этим, большая часть работ в последние годы связана с разработкой концептуальной ландшафтно-гидрологической модели. В этих работах участвовали все сотрудники лаборатории.

Разработаны первые варианты методик долгосрочного (с заблаговременностью 1 2 месяца) прогноза максимальных уровней весеннего половодья для различных створов бассейна р. Томи. Методики основаны на учете максимальных снегозапасов, осеннего увлажнения, глубины промерзания почвы на открытых участках.


Разработана технология создания гидрологически корректных цифровых моделей рельефа на основе совместного использования данных дистанционного зондирования (Shuttle Radar Terrain Mission, Landsat) и крупномасштабных топографических карт..

Совмещением ландшафтной информации с цифровыми моделями рельефа создана основа для дифференциации речных бассейнов по характеру формирования стока и определения параметров распределенных гидрологических моделей.

Разработан блок формирования и таяния снежного покрова, учитывающий рельеф, орографию и пространственное распределение составляющих радиационного баланса. Создана технология картографирования снегозапасов на основе ГИС и данных дистанционного зондирования.

Разработана модель расчета подземного питания и баланса грунтовых вод на основе ГИС. Проведены практические расчеты для элементарных бассейнов, находящихся в различных природных условиях.

Разработан блок русловой трансформации с распределенными параметрами, определяемыми с использованием ГИС. Проведена его калибровка на различных участках речной сети бассейна р. Томи.

Расчет русловой трансформации с применением численных моделей требует дополнительной информации о морфометрии русел, коэффициентах шероховатости и уклонах водной поверхности, которая может быть получена только в результате специальных трудоемких полевых измерений. Использование вероятностной модели добегания совместно с цифровыми моделями рельефа позволяет с высокой степенью точности рассчитывать трансформацию расходов и уровней воды по длине речной сети только по данным стандартной сети наблюдений.

С использованием ландшафтно-гидрологического и вероятностного подходов к описанию процессов формирования стока, ГИС-технологий и данных космического зондирования разработана и реализована приближенная модель с территориально распределенными параметрами. Произведено ландшафтно-гидрологическое зонирование модельных бассейнов. Определены гидрологические параметры ландшафтов для расчета гидрографов стока.

2007 год – новый этап в жизни лаборатории. Практически полностью обновился ее состав и, соответственно, направление работ. Заведующим лаборатории избран А.Т.Зиновьев. С учетом знаний и научных интересов новых сотрудников сформирована следующая тематика:

разработка и совершенствование математических моделей гидрологических и гидрофизических процессов в водоемах и водотоках математическое моделирование русловых процессов и гидроледотермических явлений на реках разработка программных комплексов для численного моделирования процессов тепломассопереноса в водоемах, водотоках и на водосборе гидрологические расчеты и прогнозы информатика и геоинформационные системы создание картографических баз данных, программных средств и технологий обработки и визуализации пространственных данных разработка программных средств и технологий создания и ведения тематических баз данных обработка данных дистанционного зондирования разработка методов комплексной оценки и анализа состояния и динамики развития природной среды с применением математического моделирования, цифрового картографирования, геоинформационных технологий, ландшафтных, гидрологических и других тематических исследований разработка методов оценки количества и качества поверхностных вод на водосборных бассейнах для целей их прогнозирования, управления водохозяйственной и экологической ситуацией в речных бассейнах создание информационно-моделирующих и геоинформационных систем природоохранного назначения локального, регионального и межрегионального уровней и прогноза экологического состояния территорий создание распределенных проблемно-ориентированных ГИС;

разработка и адаптация сетевых геоинформационных технологий.

Основные опубликованные работы лаборатории по гидрологии и геоинформатике:

Kovalevskaya, Nelly and Boenko, K. "Sharing Visual Knowledge in Environmental Information Systems." Proceedings 31st International Symposium on Remote Sensing of Environment Global Monitoring for Sustainability and Security. ICRSE: 2006. 658-662.

Kovalevskaya N. Sharing visual knowledge in environmental information systems. 18th International Conference “Informatics for Environmental Protection”, Geneva, Switzerland, 2004, Metropolis Verlag, p.400-408.

Lovtskaya O.V., S.G. Yakovchenko, I. V. Zherelina, V.A. Zhorov, I.S. Postnova, Providing water-management and hydrological calculations by GIS technology Published in Matters conference FRIEND 2006, Cuba, Havana, 27 november -1 december 2006, 13 p.

Mikhailidy I., Krasnoyarova B. Agroeconomic analysis of Altai Krai on the base of landscape map by means of PC ARC/INFO. - Praha, 1995.

Nelley Kovalevskaya, Elena Mitrophanova Environmental Mapping Based on Spatial Variability and Computational Vision Models. 17th International Conference “Informatics for Environmental Protection”, Cottbus, Germany, 2003, Metropolis Verlag, p.700-707.

Zhorov V.A., O. V. Lovtskaya, S.G. Yakovchenko, I S. Postnova, N.M. Kovalevskaya and K.A. Boenko, Application of GIS technologies for estimating changeable runoff.

Published in Matters conference FRIEND 2006, Cuba, Havana, 27 november -1 december 2006, 15p Архипова И.В., Ловцкая О.В., Ротанова И.Н. Медико-географическая оценка климатической комфортности на территории Алтайского края. Выч.

технологии. - 2005. - Т. 10, Часть 1. - Спец. выпуск. - С. 79-86.

Васильев О.Ф., Ковалевская Н.М. Сохранение водно-болотных угодий и их обитателей на юге Западной Сибири. – М., Современные геоинформационные технологии, № 3[34], 2005, с.10-11.

Винокуров Ю.И., Ловцкая О.В., Широкова С.Л. Разработка информационной системы «Природные ресурсы Алтайского края» на основе современных ГИС технологий / Интеркарто-3: ГИС для устойчивого развития окружающей среды – Новосибирск: Изд-во СО РАСХН, 1997, с.144- Воробьев Е. К., Жоров В. А., Яковченко С.Г., Ловцкая О.В. О некоторых проблемах численной реализации расчета кривых обеспеченности статья Труды конференции "Современные проблемы стохастической гидрологии". Москва, 2001. С.

37- Жоров В. А., Яковченко С.Г., Ловцкая Рекурсивная модель для анализа временных трендов гидрохимической обстановки и её применение для р. ТомьEnviromis: Матер.междун. конф. - Томск, 2002. - С. 206- Жоров В.А. Использование ландшафтно-гидрологических моделей в водохозяйственных расчетах. // Труды IV Всероссийской научно-практической конференции "Региональные проблемы устойчивого развития природоресурсных регионов и пути их решения". Том 1. Кемерово: Изд-во ИУУ СО РАН, 2003. С. 221-235.

Жоров В.А., Дмитриев В.О., Постнова И.С., Яковченко С.Г. Планирование рисков наводнений с использованием ГИС-технологий. - Ползуновский вестник, 2006, № 1-2, с. 190- Жоров В.А., Яковченко С.Г. Определение суточных сумм потоков радиации на поверхности склонов // Водные ресурсы. – 2003. - Т. 30. №6. - С.729-740.

Ковалевская Н.М., Королюк А.Ю., H.J.Drost и др.Использование космической информации для картирования растительности (район оз.Чаны). – Н-ск, Сибирский экологический журнал, №2 (2005), с.215-220.

Ловцкая О.В., Зырянова Т.А. О возможности применения естественно ортогональных функций для расчета стока. Бюллетень “Природные ресурсы горного Алтая/Геология, геофизика, гидрология, геоэкология, минеральные, водные и лесные ресурсы”. – Горно-Алтайск, Издание Горно-Алтайского регионального отделения Российского геологического общества, 2004, с.66- Ловцкая О.В., Яковченко С.Г., Жерелина И.В., Жоров В.А, Постнова И.С.

Геоинформационное обеспечение водохозяйственных и гидрологических расчетов.

Сибирский экологический журнал, 2005. -Т.6, с. 1013-1023.

Петров А.В., Ловцкая О.В., Суторихин И.А. Разработка и создание базы данных ИВЭП СО РАН. // Измерения, моделирование и информационные системы для изучения окружающей среды/ под общей редакцией проф. Е.П. Гордова. - Томск: Изд во Томского ЦНТИ, 2006. – С. 50-54.

Поляков А.А., Боенко К.А., Яковченко С. Г. Идентификация антропогенно измененных ландшафтов на территориях проектируемых водоохранных зон с использованием данных дистанционного зондирования. - "Вычислительные технологии" в печати Постнова И.С., Яковченко С.Г., Дмитриев В.О. Технология оценки с помощью ГИС зон затопления весенними паводками малой обеспеченности.

Вычислительные технологии. - 2005. - Т. 10, Часть 2. - Специальный выпуск. С. 39-46.

Степченко Т.А., Жоров В.А., Ловцкая О.В. Качество поверхностных вод в бассейне Верхней Оби, Ползуновский вестник. Общая химия и экология – 2006. – № 1 2, с. 272- Широкова С.Л., Ловцкая О.В. Геоинформационная система учета и оценки природных ресурсов края.// Труды Республиканской научно-технической конференции "Региональные проблемы информатизации".- Барнаул, 1995.-с.48-49.

Широкова С.Л. "Основы построения ГИС управления природопользованием" Изд во АГУ, Барнаул – 2003. 187 с.

Широкова С.Л., Ловцкая О.В., Куц Л.А. Геоинформационная система учета и оценки лесных ресурсов.// Материалы IX научного совещания географов Сибири и Дальнего Востока.- Иркутск, 1995.

Широкова С.Л., Ловцкая О.В., Яковченко С.Г. ГИС «Водные ресурсы» в концепции бассейнового подхода / Интеркарто-4: ГИС для оптимизации природопользования в целях устойчивого развития территорий. – Барнаул: Изд-во Алт.

гос. ун-та, 1998, с.509- Широкова С.Л.. Информационные технологии в решении экологических проблем / Сибирский экологический журнал. Том IV, 2, 1997, с. 229-234.

Яковченко С.Г., Жоров В.А., Постнова И.С. Создание и использование цифровых моделей рельефа в гидрологических и геоморфологических исследованиях // Кемерово:


Изд-во ИУУ СО РАН, 2004. 92 с.

Яковченко С.Г., Постнова И.С., Жоров В.А., Ловцкая О.В., Дмитриев В.О.

Районирование территории по степени опасности и оценка рисков наводнений с использованием ГИС-технологий. - "Вычислительные технологии" в печати ЛАБОРАТОРИЯ ГИДРОЛОГИИ И ГЕОИНФОРМАТИКИ. ЧАСТЬ 2.

А.Т. ЗИНОВЬЕВ Ряд научных исследований, которые в настоящее время выполняются в лаборатории гидрологии и геоинформатики, существенно связан с задачами, которые были сформулированы изначально и решались в других структурных подразделениях нашего института. Поэтому, говоря о сегодняшнем дне нашей лаборатории, будет уместно вспомнить об этих задачах и о людях, которые работали над их решением.

В период становления Института водных и экологических проблем перед его коллективом была поставлена весьма серьезная научно-практическая задача по оценке последствий строительства Катунских ГЭС. Участие сотрудников гидродинамики и гидрофизики водоемов в данной работе состояло в разработке комплекса математических моделей для прогноза влияния гидростроительства на изменение гидроледотермического режима реки Катунь на участках верхнего и нижнего бьефов и исследование способов минимизации негативных влияний на окружающую среду. В дальнейшем это вылилось в решение научных и практических задач, возникающих как при оценках влияния проектируемого крупномасштабного гидростроительства на окружающую среду, так и при изучении соответствующих процессов для действующих гидроузлов.

Известно, что строительство крупных гидротехнических сооружений приводит к существенным изменениям гидротермического и ледового режимов рек. В нижнем бьефе в зимний период образуется незамерзающая полынья и повышается влажность воздуха. В условиях крупных промышленных центров повышенная влажность воздуха может привести к образованию кислотных туманов, в горах – к обледенению дорог.

Изменение температурного режима реки и условий газообмена в нижних бьефах в результате гидростроительства влияет на речную флору и фауну и приводит к изменению самоочищающей способности реки. Эти изменения часто носят негативный характер и требуют предварительной оценки на этапе проработки экологических последствий гидростроительства. Существенную роль при получении таких оценок играют методы математического моделирования.

В течение 1988 г. для оценки экологических последствий проектировавшейся Катунской ГЭС на основе одномерного вертикального приближения (т.н. 1DV-модель) был разработан комплекс программ для расчета вертикальной термической структуры глубокого водохранилища и выполнены первые вариантные расчеты, позволившие оценить изменения ледотермического режима р. Катунь на участке водохранилища и температуру вытекающей воды. В этой работы были существенно использованы подходы к моделированию вертикальной температурной стратификации глубоких озер, разработанные в предшествующие годы д.ф.-м.н. Квоном В.И. Первые оценки размеров полыньи нижнего бьефа Катунской ГЭС по положению створа нулевой изотермы (стационарное приближение) были выполнены к.ф.-м.н. Думновым С.В.

Использование вертикального приближения при описании картины годовой картины температурной стратификации в глубоких проточных водоемах позволило нам вместе с м.н.с. Кузьминым А.А. исследовать влияние селективного водозабора на ледотермический режим водохранилища и температуру вытекающей воды. В работах по моделированию динамики ледяного покрова замерзающих водоемов принял участие м.н.с. И.Е. Маслиев. С Кузьминым А.А. были выполнены численные расчеты по устойчивости термической структуры стратифицированного водоема к ветровым нагрузкам в различные гидрологические сезоны. По инициативе О.Ф. Васильева для выполнения детальных исследований влияния селективного водозабора на длину полыньи в нижнем бьефе ГЭС 1DV-модель была усовершенствована путем использования описания селективной струи, разработанного к.ф.-м.н. Бочаровым О.Б.

Результаты выполненных исследований по использованию 1DV-модели для оценки последствий крупномасштабного гидростроительства (на примере Катунской ГЭС) были доложены на XXIV Конгрессе МАГИ.

В конце 80-х годов в лаборатории гидродинамики поверхностных и подземных вод (зав.лаб. к.т.н. Атавин А.А.) для комплексной оценки влияния гидростроительства на температурный и ледовый режимы р. Катунь параллельно с работами по 1DV модели началась разработка математической модели гидроледотермических процессов в реках на участках нижних бьефов. Одномерная нестационарная (1DH) модель ледотермических процессов в нижнем бьефе Катунской ГЭС была создана в 1991 г.

к.т.н. Атавиным А.А., к.ф.-м.н. Кудишиным А.В. с участием автора. Совместное использование 1DV- и 1DH-моделей позволило изучить влияние селективного водозабора на размеры полыньи в зимние периоды. В более поздних версиях 1DH модели при описании ледовых и гидравлических процессов в нижних бьефах ГЭС стал учитываться видовой состав шугового материала и изменение толщины ледяного покрова по длине водотока.

В начале 90-х годов разработанные программные комплексы на основе 1DV- и 1DH- моделей были использований для прогноза изменений гидроледотермического режима р. Томь на участках верхнего и нижнего бьефов проектируемого Крапивинского гидроузла. Были изучены возможности использования селективного водозабора для минимизации изменений температурного и ледового режимов зарегулированной реки от бытовых условий.

Использование одномерного вертикального приближения получило развитие при изучении трансформации твердого и химического стока рек в результате строительства глубоких водохранилищ. С учетом того, что гидрофизические процессы существенно определяют протекание гидрохимических и гидробиологических процессов, на базе разработанной 1DV-модели был выполнен комплекс исследований, связанных с транспортом растворенной и взвешенной примеси в стратифицированном водохранилище. Выполненные при участии м.н.с. Иванова П.В., к.ф.-м.н. Сухенко С.А., к.ф.-м.н. Цхая А.А. работы по моделированию поведения растворенной примеси в стратифицированном водохранилище позволили оценить изменение стока ртути в р. Катунь после строительства Катунской ГЭС. Решение одномерной задачи о трансформации твердого стока стратифицированным водохранилищем (в работе участвовали вместе с автором м.н.с. Кузьмин А.А. и к.ф.-м.н. Копылов Ю.Н.) дало динамику общей массы наносов, осажденных в водохранилище и сброшенных в нижний бьеф. В последнем случае численные результаты были получены как методом конечных разностей, так и методом Монте-Карло. При выбранных для расчетов входных гидрологических данных ~ 15% от общей массы поступающих в Катунское водохранилище наносов будет сбрасываться в нижний бьеф. Результаты расчетов позволили, к примеру, утверждать, что процесс трансформации поступающего в водохранилище твердого стока будет происходить в основном с мая по сентябрь.

С участием автора м.н.с. Ивановым П.В. и м.н.с. Кузьминым А.А. была численно решена в одномерном приближении задача по описанию миграции и трансформации растворенных газов (на примере кислорода) в стратифицированном водохранилище в течение гидрологического года. На основе 1DV-модели разработана одномерная вертикальная модель кислородного режима глубокого водохранилища и выполнены оценки изменения газового режима реки Катунь на участке верхнего бьефа в результате проектировавшегося гидростроительства Моделирование миграции растворенной примеси и кислородного режима в стратифицированных озерах и водохранилищах показало важную роль годового температурного режима (и соответственно коэффициентов эффективного турбулентного обмена) на формирование качества воды в верхнем и нижнем бьефах. Позднее данные исследования были продолжены автором в период его работы в Лаборатории водной экологии вместе с к.б.н. Кирилловым В.В. и н.с. Марусиным К.В.

Математическое моделирование температурного режима в стратифицированных озёрах и водохранилищах требует привлечения адекватных аппроксимаций вертикального турбулентного обмена. При моделировании вышеупомянутых динамических процессов в стратифицированных водохранилищах для задания коэффициентов эффективного переноса в уравнениях переноса для скорости, температуры (концентрации) использовалась (Е - )-модель турбулентности. Однако в ней не учитывается демпфирование вертикальных пульсации скорости вблизи дна и свободной поверхности, что делает проблематичным получение достоверных характеристик турбулентности в соответствующих областях течений. Корректное моделирование параметров турбулентного обмена в зоне термоклина также является актуальной задачей, от решения которой зависит возможность адекватного описания процессов переноса тепла и вещества между поверхностными и придонными областями в стратифицированных водоёмах. В начале 90-х годов по инициативе академика Васильева О.Ф. в лаборатории гидродинамики поверхностных и подземных вод были выполнены работы по уточнению описания процессов вертикального переноса в неоднородных турбулентных течениях. В результате разработан расширенный вариант (Е — )-модели турбулентности, использующей алгебраические соотношения для вычисления напряжений Рейнольдса и коэффициентов турбулентного обмена. В этих работах приняли участие сотрудники ИТПМ СО РАН к.ф.-м.н Яковенко С.Н. и д.ф. м.н. Курбацкий А.Ф.

С использованием усовершенствованной модели турбулентности выполнены расчеты заглубления перемешанного слоя под действием ветровых напряжений в нейтральном и устойчиво стратифицированном пристенных течениях. Проведено сравнение результатов расчета устойчиво стратифицированного течения по модифицированной и стандартной двухпараметрическим моделям турбулентности с экспериментальными данными. Результаты расчетов показали лучшую сходимость по усовершенствованной модели турбулентности, в частности, по скорости заглубления перемешанного слоя.

В качестве интересного приложения 1DV-модели был выполнен расчет температурной стратификации Телецкого озера - уникального природного водоема, расположенного на юге Западной Сибири в заповедной зоне Горного Алтая. Выше упоминалось, что в стратифицированных водоемах температурный режим существенно определяет динамику химических и биологических процессов, эффективное и адекватное моделирование переноса тепла выходит на первый план в теоретических исследованиях экосистем крупных водных объектов. Гидротеpмический режим Телецкого озера описан с учетом его проточности и формирования ледяного покрова в зимний период года. На основе натурных данных впервые была рассчитана термическая структура озера и рассмотрены факторы, влияющие на ее формирование.

Расчеты в согласии с натурными данными показали, что Телецкое озеро является димиктическим водоемом с двукратным перемешиванием в течение года.

Построенные по результатам расчетов изолинии температуры наглядно продемонстрировали, что в озере два раза в год при температуре максимальной плотности воды возникает термическая неустойчивость и развивается вертикальная циркуляция. Модель удовлетворительно воспроизводит развитие температурной стратификации в летне-осенний период (глубину стратификации и длительность ее состояния), ход температуры поверхности озера. Сравнение расчетных распределений температуры с натурными данными показывает хорошее количественное согласие в сроках смены гидрологических сезонов и качественное совпадение по виду температурных профилей. В конце декабря - начале января температура поверхностных слоев воды опускается до 0 0С и на озере начинает формироваться ледяной покров.

В целом одномерная вертикальная гидротермическая модель (1DV-модель) хорошо воспроизводит температурный режим Телецкого озера. Удовлетворительное совпадение результатов расчетов с данными натурных наблюдений дало основание использовать одномерное вертикальное приближение для изучения различных гидрофизических и гидрохимических процессов в Телецком озере.

В 90-х годах в рамках научных исследований лаборатории математического моделирования, а затем лаборатории моделирования гидрофизических и экологических процессов продолжалась разработка комплекса математических моделей для количественных оценок термического и ледового режима в нижних бьефах ГЭС и гидроузлов. Решением задачи для описания гидроледотермического режима зарегулированного участка реки также занимались наши красноярские коллеги во главе с д.ф.-м.н. В.М. Белолипецким. Предложенная в их работах математическая модель включала в качестве отдельных блоков следующие подмодели: гидравлического режима руслового потока, температурного режима реки, транспорта шугового материала, движения кромки льда и роста-таяния сплошного ледяного покрова, теплообмена с атмосферой. Однако в данной модели не учитывалось видовое разнообразие шугового материала, что может в отдельных случаях приводить к существенным ошибкам в определении размеров полыньи. Эти неточности связаны с тем, что в модели шугообразования входит эмпирическая зависимость, коэффициенты которой определяются с существенным разбросом значений. При наличии натурных данных по объекту ошибку можно минимизировать, в противном случае остается неопределенность в результатах вычислений. Учет состава шуги позволяет уменьшить эту неопределенность. Данная работа была выполнена к.ф.-м.н. Кудишиным А.В..

Также было уточнено описание гидравлического режима водотока. Для расчета гидравлического режима водотока нами используются одномерные уравнения Сен Венана. В зимнее время при наличии ледяного покрова возникают дополнительные силы сопротивления и давления. Увеличение сил трения связано с увеличением смоченного периметра водотока за счет нижней поверхности льда. Дополнительное давление на поверхность воды со стороны ледяного покрова формируется за счет веса льда и его упругих свойств. Для реальных ситуаций градиент толщины ледяного покрова на реках может быть сопоставим с уклоном водной поверхности. Поэтому достаточно универсальные гидроледотермические модели должны включать учет градиента толщины ледяного покрова на гидродинамику речного потока.

Базовая модель разработанного в ИВЭП СО РАН вычислительного комплекса модель гидравлического режима нестационарного руслового потока включает учет градиента толщины ледяного покрова на гидродинамику речного потока. Среди прочих основных моделей - модель температурного режима реки, модель образования и переноса шугового материала, модель движения кромки льда, модель роста-таяния ледяного покрова. Комплексная математическая модель была апробирована путем расчета движения кромки льда в нижнем бьефе Красноярской ГЭС. Как было сказано выше, с использованием данной модели был решен ряд важных научно-практических задач, связанных с оценкой изменений ледотермического режима рек Катунь и Томь на участках нижних бьефов проектируемых ГЭС и гидроузла.

В последние годы развитие 1DH-модели связано с получением количественных оценки минимально необходимых попусков в нижний бьеф в зимние месяцы эксплуатации водохранилища Новосибирского гидроузла. При выполнении данных исследований было показано, что результаты численного моделирования динамики ледяного покрова в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС могут служить основой обоснования режимов попусков, позволяющих обеспечить устойчивое функционирование речных водозаборов в районе г. Новосибирска.

Построена компьютерная модель нижнего бьефа действующей Новосибирской ГЭС: математическая модель гидроледотермического режима зарегулированного участка реки в нижнем бьефе ГЭС была адаптирована для расчетов длины полыньи в нижнем бьефе Новосибирского гидроузла, для чего использованы подготовленные данные по морфометрии и шероховатости русла на рассматриваемом участке реки.

Для апробации гидравлической модели были сопоставлены рассчитанные характеристики речного потока в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС при отсутствии ледовых явлений с данными наблюдений на 20-километровом приплотинном участке реки. При расчетах рассредоточенный сток и притоки для данного участка р. Обь не учитывались в силу их малости. Близость расчетных и натурных данных позволяет сделать вывод о том, что используемая математическая модель правильно описывает течение реки в нижнем бьефе ГЭС.

Для оптимизации режима попусков из Новосибирского водохранилища численно исследовано влияние метеоусловий и расходов из Новосибирского водохранилища на уровень водной поверхности реки в районе основного водозабора г. Новосибирска (НФС-5, 15,6 км от створа Новосибирской ГЭС). Результаты выполненных исследований показали, что подъем уровня воды в районе водозабора НФС-5 в результате подпора может доходить до 0,5 - 1,0 м, если кромка льда будет находиться достаточно близко к плотине ГЭС (не более 30 км). Результаты расчетов для различных фиксированных расходов показали, что размеры участка влияния подпора из-за наличия льда составляют 20-30 км.

На заключительном этапе расчетов определены минимально необходимые расходы сбрасываемой в нижний бьеф воды при различных положениях кромки ледяного покрова и значения удельного теплового потока, определяющие при заданной величине попуска положение кромки льда. Совместное использование этих расчетных данных позволяет построить методику оптимизации попусков из водохранилища при зимних маловодьях, основанную на учете положения кромки ледяного покрова.

Основным итогом этой важной в практическом плане работы является то, что показано - в условиях маловодий имеется возможность обеспечения нормальной работы городского водозабора при минимальных объемах попусков из водохранилища путем учета положения кромки ледяного покрова.

В 2005-2006 гг. в рамках выполнения НИОКР по теме “Разработка численных моделей для описания гидроледотермических процессов в водохранилищах и нижних бьефах ГЭС и гидроузлов” по программе СТАРТ-2005 были созданы прототипы программных продуктов для описания гидроледотермических моделей процессов в бьефах ГЭС и гидроузлов. В Роспатенте получены два свидетельства о регистрации программ для ЭВМ: «Гидротермика-1DV» и «Гидроледотермика-1DH», зарегистрированные в Роспатенте (№ 2006610297 от 16.01.06 и № 2006611428 от 26.04.06 соответственно). В данной работе вместе с автором принимали участие к.т.н.

Атавин А.А., к.ф.-м.н. Кудишин А.В., н.с. Марусин К.В., асп. Зиновьев Н.В. В настоящее время исследования с использованием 1DV- и 1DH-моделей продолжаются в лаборатории гидрологии и геоинформатики. В частности, разрабатывается с участием н.с. Марусина К.В. и асп. Зиновьева Н.В. 1DV-модель для описания процессов тепло- и массопереноса в западной части Аральского моря.

Важными направлениями научных исследований, выполняемых сейчас в рамках научной деятельности лаборатории гидрологии и геоинформатики, являются разработка математических моделей русловых процессов в равнинных реках и математических моделей гидроледотермических явлений на реках (зажоры, заторы).

Работы по прогнозированию локальных деформаций речного дна с использованием методов компьютерного моделирования начались в 2006 г. с участием н.с. Марусина К.В., м.н.с. Шибких А.А. и д.ф.-м.н. Шлычкова В.А. Эффективность мероприятий по регулированию русел рек и управлению русловыми процессами, устойчивость и надежность инженерных сооружений в руслах рек во многом зависят от того, в какой мере они соответствуют режиму реки и учитывают специфику русловых процессов в конкретной природной обстановке. Сочетание современных методов математического моделирования и ГИС-технологий позволяет всесторонне изучать русловые процессы с привлечением всей имеющейся информации по конкретному объекту (морфологической, гидрологической и пр.) и знаний в данной предметной области путем создания компьютерных моделей исследуемых процессов для отдельных участков рек.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.