Актуальные проблемы гидрологических расчетов в арктической зоне Российской Федерации и сопредельных территориях распространения многолетней мерзлоты

В статье раскрыты основные проблемы, стоящие перед гидрологами при инженерном проектировании в Арктической зоне России и прилегающих территориях распространения многолетней мерзлоты. Основной из них является практическая невозможность использования стандартных методов расчета (СП 33-101-2003) для оценки характеристик стока в регионах с крайне ограниченными данными наблюдений гидрометрической сети в современных условиях изменений климата. Констатируется срочная необходимость создания государственной программы, направленной на восстановление ранее действовавших в криолитозоне и организацию новых научно-исследовательских гидрологических стационаров, совершенствование стандартной гидрологической сети, а также развитие комплексных моделирующих систем и методов их параметризации.

1. Государственная программа Российской Федерации «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации», утверждена постановлением Правительства Российской Федерации от 21 апреля 2014 г. № 366 (в редакции постановления Правительства Российской Федерации от 31 августа 2017 г. № 1064). URL: http://static.government.ru/media/files/GGu3GTtv8bvV8g ZxSEAS1R7XmzloK6ar.pdf (дата обращения 19.04.2017).

2. Смирнова О.С., Липина С.А., Кудряшова Е.В., Крейденко Т.Ф., Богданова Ю.Н. Формирование опорных зон в Арктике: методология и практика // Арктика и север. 2016. № 25. doi: 10.17238/issn2221-2698.2016.25.148.

3. Проект «Белкомур». ОАО МК «Белкомур» URL: http://www.belkomur.com/belkomur/3.php (дата обращения 19.04.2018).

4. Ляпичев Ю.П. Гидрологическая и техническая безопасность гидросооружений: Учебное пособие. М.: РУДН, 2008. 222 с.

5. РИА Новости. Россия сегодня. URL: https://ria.ru/society/20170717/1498659385.html (дата обращения 19.04.2017).

6. Шевнина Е.В. Долгосрочная оценка статистических характеристик максимального слоя на территории российской Арктики: Дис. ... д-ра техн. наук. СПб.: РГГУ, 2015. 358 с.

7. Madsen H., Lawrence D., Lang,M., Martinkova M., Kjeldsen T.R. A review of applied methods in Europe for flood-frequency analysis in a changing environment: Floodfreq COST action ES0901: European procedures for flood frequency estimation // Centre for Ecology & Hydrology. Wallingford, U. K., 2013. 180 p.

8. Holmes R.M., Coe M.T., Fiske G.J., Gurtovaya T., McClelland J.W., Shiklomanov A.I., Spencer .G. M., Tank S.E., Zhulidov A.V. Climate Change Impacts on the Hydrology and Biogeochemistry of Arctic Rivers, in Climatic Change and Global Warming of Inland Waters: Impacts and Mitigation for Ecosystems and Societies / Publisher John Wiley and Sons. Chichester, UK, 2012. doi: 10.1002/9781118470596.ch1.

9. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Т. 2. Последствия изменений климата. М.: Росгидромет, 2008. 290 с.

10. Walvoord M.A., Kurylyk B.L. Hydrologic Impacts of Thawing Permafrost — A Review // Vadose Zone Journal. 2016. Vol. 15. № 6. doi: 10.2136/vzj2016.01.0010.

11. Kattsov V.M., Kallen E., Cattle H., Christensen J., Drange H., Hanssen-Bauer I., Johannesen T., Karol I., Raisanen J., Svensson G., Vavulin S. Future climate change: modeling and scenarios for the Arctic // Arctic Climate Impact Assessment. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. P. 99–150.

12. Rawlins M.A., Serreze M.C., Schroeder R., Zhang X., McDonald K.C. Diagnosis of the record discharge of Arctic-draining Eurasian Rivers in 2007 // Environmental Research Letters. 2009. V. 4, № 4. doi:10.1088/1748-9326/4/4/045011.

13. Алексеевский Н.И., Магрицкий Д.В., Михайлов В.Н. Антропогенные и естественные изменения гидрологических ограничений для природопользования в дельтах рек Российской Арктики // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2015. № 1. С. 14–31.

14. Tan C.S., Zhang T.Q. Surface runoff and subsurface drainage phosphorus losses under regular free drainage and controlled drainage with sub-irrigation systems in southern Ontario // Canadian Journal of Soil Science. 2011. V. 91 (3). P. 349–359.

15. Yang D., Kane D. L., Hinzman L., Zhang X., Zhang T., Ye H. Siberian Lena River hydrologic regime and recent change // Journal of geophysical research. 2002. V. 107 (D23). doi:10.1029/2002JD002542.

16. Smith L.C., Pavelsky T.M., MacDonald G.M., Shiklomanov A.I., Lammers R.B. Rising minimum daily flows in northern Eurasian rivers: A growing influence of groundwater in the high-latitude hydrologic cycle // Journal of geophysical research. 2007. V. 112. doi:10.1029/2006JG000327.

17. Shiklomanov N.I., Anisimov O.A., Zhang T., Marchenko S., Nelson F.E., Oelke C. Comparison of model produced active layer fields: Results for northern Alaska // Journal of geophysical research. 2007. V. 112. doi:10.1029/2006JF000571.

18. Tananaev N.I., Makarieva O.M., Lebedeva L.S. Trends in annual and extreme flows in the Lena River basin, Northern Eurasia // Geophys. Res. Lett. 2016. V. 43. doi:10.1002/2016GL070796.

19. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2016 год. М.: Росгидромет, 2017. 70 с.

20. Автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО). URL: https://gmvo.skniivh.ru (дата обращения 19.04.2018)

21. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши, 1976–1980: Вып. 1–17, Л.: Гидрометеоиздат.

22. Норвежское управление водных ресурсов и энергетики (NVE). URL: https://www.nve.no (дата обращения 16.03.2018)

23. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. М.: Госстрой России, 2004. 73 с.

24. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. М.: Стройиздат, 1983. 97 с.

25. Георгиевский В.Ю., Шалыгин А.Л. Гидрологический режим и водные ресурсы // Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. М.: Росгидромет, 2012. С. 53–86.

26. Алексеевский Н.И., Фролова Н.Л., Христофоров А.В. Мониторинг гидрологических процессов и повышение безопасности водопользования. М.: Географический факультет МГУ, 2011. 387 с.

27. Добровольский С.Г. Глобальные изменения речного стока. М.: Геос, 2011. 659 с.

28. Шикломанов И.А., Георгиевский В.Ю. Влияние изменений климата на гидрологический режим и водные ресурсы рек России // Гидрологические последствия изменения климата. Новосибирск, 2007. С. 192–204.

29. Мохов И.И., Семенов В.А., Хон В.Ч. Оценка возможных изменений гидрологического режима в XXI веке на основе глобальных климатических моделей // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39. № 2. С. 150–165.

30. Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений. Нижний Новгород: Вектор-ТиС, 2007. 134 с.

31. Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных гидрометрических наблюдений. СПб.: ААНИИ, 2008. 66 с.

32. Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений. СПб.: Нестор-История, 2009. 193 с.

33. Методические рекомендации по оценке однородности гидрологических характеристик и определении их расчетных значений по неоднородным данным. СПб.: НесторИстория, 2010. 162 с.

34. Макарьева О.М., Бельдиман И.Н., Лебедева Л.С., Виноградова Т.А., Нестерова Н.В. К вопросу об обоснованности рекомендаций СП 33-101-2003 для расчетов характеристик максимального стока малых рек в зоне распространения многолетней мерзлоты (в порядке дискуссии) // Инженерные изыскания. 2017. № 6–7. С. 50–63.

35. Виноградов Ю.Б., Виноградова Т.А. Математическое моделирование в гидрологии. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 298 с.

36. Pomeroy J.W., Gray D.M., Brown T. The cold regions hydrological model: a platform for basing process representation and model structure on physical evidence // Hydrol. Process. 2007. V. 21. P. 2650–2667.

37. National Science Foundation Long-Term Ecological Research (LTER). URL: https:// lternet.edu (дата обращения 01.04.2018)

38. NPR-A Hydrology, Water and Environmental Research Centre. URL: http://ine.uaf.edu (дата обращения 01.04.2018)

39. Arctic Observatory Network (AON). International Study of Carbon, Water, and Energy Balances in the Terrestrial Arctic. URL: http:// aon.iab.uaf.edu (дата обращения 01.04.2018)

40. University of Saskatchewan. URL: http://www.usask.ca (дата обращения 01.04.2018)

41. CRRC Sites around Canada. URL: http://www.scottycreek.com (дата обращения 25.01.2018)

42. Global water futures. URL: https://gwf.usask.ca/ (дата обращения 01.04.2018)

43. Руководство стоковым станциям. Л.: Гидрометеоиздат, 1954. 287 с.

44. Руководство воднобалансовым станциям. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 306 с.

45. Макарьева О.М., Лебедева Л.С., Сущанский С.И., Нестерова Н.В. 70 лет Колымской водно-балансовой станции // География и природные ресурсы. 2018. № 1. С. 215.

46. Makarieva O., Nesterova N., Lebedeva L., Sushansky S. Water-balance and hydrology research in a mountainous permafrost watershed in upland streams of the Kolyma River, Russia: a database from the Kolyma Water-Balance Station, 1948–1997 // Earth System Science Data. 2018. V. 10. № 2. P. 689–710.

47. Гидрология заболоченных территорий зоны многолетней мерзлоты Западной Сибири. СПб.: ВВМ, 2009. 536 с.

48. Василенко Н.Г. Гидрология рек зоны БАМ: экспедиционные исследования. СПб.: НесторИстория. 2013. 672 с.

49. Практические рекомендации по расчету гидрологических характеристик в зоне хо зяйственного освоения БАМа. Л.: Гидрометеоиздат. 1986. 180 с.

50. Василенко Н.Г., Херсонский Э.С. Расчет максимальных расходов дождевых паводков в районе трассы БАМ // Труды ГГИ. 1986. Вып. 312. С. 93–104.

51. Виноградов Ю.Б., Виноградова Т.А. Прикладная гидрология. СПб.: СПбГЛТУ, 2014. 196 с.

52. Гарцман Б.И., Шамов В.В. Натурные исследования стокоформирования в Дальневосточном регионе на основе современных средств наблюдений // Водные ресурсы. 2015. № 6. С. 589–599.

53. Фролова Н.Л., Алексеевский Н.И., Жук В.А. Мониторинг гидрологических процессов и обеспечение безопасности водопользования // Природообустройство. 2014. № 3. С. 66–68.