%0 
%A Толкачева, В. Ф.
%T Разработка методической базы и цифровых технологий поддержки принятия решений по обеспечению водной безопасности Крыма: промежуточные результаты исследований
%D 2023
%X Введение Дефицит водных ресурсов Крыма обуславливается природными условиями. Но усугубляется неэффективностью использования этих ресурсов, такими как: неоптимальным режимом функционирования имеющихся водноресурсных систем, огромными безвозвратными потерями воды в сельском и жилищно-коммунальном хозяйствах на фоне отсутствия надежных оценок объемов потребления воды различными отраслями экономики и типами производств, переэксплуатацией месторождений подземных вод, приводящей, в сочетании с отсутствием данных о режиме их восполнения, к повышению минерализации воды в эксплуатируемых скважинах, недостаточным повторным использованием сбросных вод и т.д. Ситуация будет только ухудшаться с ростом антропогенной нагрузки на воды региона вследствие инвестиционной привлекательности Крыма, а также в условиях прогнозируемого изменения регионального климата, которое может привести к дальнейшему обострению проблем водообеспечения. Проект фундаментальных исследований «Разработка методической базы и цифровых технологий поддержки принятия решений по обеспечению водной безопасности Крыма», выполняемый институтом водных проблем Российской 105 академии наук, призван показать пути решения задач по преодолению вододефицита региона. Сроки реализации данного проекта 2021-2023 года. Цели проекта заключаются в разработке информационной базы актуализированных данных о состоянии и использовании водных ресурсов Крыма, а также в разработке методической базы цифровых информационных технологий поддержки принятия решений в задачах водообеспечения населения и экономики Крыма с использованием моделей формирования и прогнозирования состояния водных ресурсов при возможных сценариях изменения климата и социально-экономического развития региона. Задачи же проекта настолько обширны, что разделены на 5 групп: 1. Ресурсно-инвентаризационные задачи, направленные на актуализацию оценок ресурсов поверхностных и пресных подземных вод Крыма, характера водопотребления, использования водных ресурсов для целей сельскохозяйственного водоснабжения в Крыму. 2. Задачи стационарных и экспедиционных исследований, направленные на организацию и проведение комплекса полевых экспедиционных исследований, организацию экспериментальных водосборов для сбора информации о региональных особенностях гидрологического цикла суши в исследуемых речных бассейнах. 3. Задачи математического моделирования, направленные на разработку математических моделей природных систем Крыма, включая региональные гидрологические модели и модели взаимодействия поверхностных и подземных вод для репрезентативных речных бассейнов, отражающих природные особенности формирования водных ресурсов в разных частях полуострова, модели формирования ресурсов почвенных вод для территории степного Крыма. 4. Задачи оценки влияния изменений климата и социально-экономического развития на водные ресурсы региона, направленные на разработку методик и сценарных расчетов изменений ресурсов поверхностных, почвенных и пресных подземных вод в разных частях полуострова при прогнозируемых изменениях регионального климата в 21 веке, изменениях водопотребления при различных сценариях социально-экономического развития региона. 5. Задачи проектирования и разработки прототипа информационной технологии «Водная безопасность Крыма», включающие проектирование и разработку геоинформационных систем (интерактивных электронных атласов и баз данных), обобщающих и визуализирующих результаты выполнения задач 1-4. Методы и объекты исследований Методическая база информационной поддержки исследований состояния и использования водных ресурсов Крыма, соответствующая мировому уровню достижений в этой области, на данный момент недостаточна. Отсутствуют актуальные оценки не только возобновляемых водных ресурсов, 106 формирующихся в пределах Крымского полуострова, но и состояния всей водохозяйственной системы. Действующая система гидрометеорологических наблюдений не соответствует современным задачам оперативного управления водными ресурсами полуострова. Все описанное, как и множество методических пробелов в организации водного хозяйства исследуемого региона, создают значительные трудности в реализации принятия решений по обеспечению водной безопасности Крыма. Инструментарий принятия эффективных решений в водоохранной области должны опираться на надежные оценки водноресурсного потенциала региона в целом и его отдельных районов; на прогнозы изменений водного режима рек и запасов подземных вод для задач оперативного управления водноресурсными системами; на оценки возможных изменений водных ресурсов при различных сценариях водохозяйственной деятельности и будущего климата. Для задач стратегического планирования таких оценок и прогнозов служат системы поддержки принятия решений, включающие: • технологии сбора, обработки и анализа данных мониторинга водных объектов и водохозяйственных систем; • вычислительные комплексы, объединяющие численные модели процессов формирования поверхностных и подземных вод, мезомасштабные метеорологические модели и модели климата, средства машинного обучения, модели функционирования водохозяйственных систем; • геоинформационные средства обработки и представления информации. Для апробации предложенных подходов и методик было выбрано несколько ключевых экспериментальных бассейнов: в верховьях рек Бельбек (р.Кучук-Узенбаш), Биюк-Карасу (верховья р.Тонас) и Салгир (р.Краснопещерная), принятые как условно репрезентативные водные бассейны для всего исследуемого региона. Для систематической работы на экспериментальных бассейнах предложено использовать следующее оборудование: тройные дайверы HOBO, расходомер OTT, метеостанции DAVIS Vantage Pro2, гидрохимический зонд HANNA, рН метр Metler Toledo, испаромеры ГГИ 3000, балансомер, ГР 2 1М, приемник GNNS, кондуктометры WTW, автоматические пробоотборники. Обсуждение результатов В ходе активного проведения полевых и камеральных работ обеспечено развертывание и начало систематической работы наблюдательной гидрологической и метеорологической сети на основных экспериментальных водосборах. Организованы работы по учащенному измерению расходов и отбору проб воды на химический анализ с охватом всех фаз водного режима водотоков - от глубокой межени до летних дождевых и зимних снегодождевых паводков. Обеспечены выбор и выполнение периодических гидролого-гидрохимических съемок на сети экспериментальных бассейнов, также 107 включающих измерения расходов воды и отбор проб воды на химический анализ. За время работы над проектом в 2021 году были проведены следующие работы на экспериментальных бассейнах: • рекогносцировочные обследования речных бассейнов на территории республики Крым (Бахчисарайского, Симферопольского и Белогорского районов, городских округов Ялта и Судак) и г.Севастополь; • выбор, обследование и оборудование наблюдательной сетью трех основных экспериментальных бассейнов - в верховьях рр.Бельбек (р.Кучук-Узенбаш), Биюк-Карасу (верховья р.Тонас) и Салгир (р.Краснопещерная); • обеспечены систематические работы на основных экспериментальных бассейнах; • выбор, обследование и обеспечение периодических работ на 6 «съемочных» экспериментальных бассейнах; • проведены обследование и съемка карстового рельефа с БПЛА в верховьях основных экспериментальных бассейнов рек на яйлах - Ай-Петринской, Караби и Долгоруковской; • обследованы родники различного типа и склоновых потоков (дрен), намечены экспериментальные объекты для систематических исследований (прослежена «подземная река» Ханлы-Дере); • обследованы бассейны в период и по следам выдающегося паводка июня 2021 года с измерениями пиковых расходов, отбором проб воды, фото и видеосъемкой с использованием БПЛА. Для актуальной оценки возобновляемых водных ресурсов полуострова было установлено 4 метеостанции и 5 гидропостов, обследованы более 10 бассейнов малых рек горной части Крыма, проводились регулярные гидрологические и гидрохимические съемки во все сезоны года, измерено более 50 расходов воды и отобрано 210 проб, выполнена крупномасштабная съемка с БПЛА рельефа участка Ялтинской яйлы в верховьях р. Кучук-Узенбаш, проводятся крупномасштабные специальные работы на дрене Птичий в бассейне р. Тонас. Для ликвидации методических пробелов в организации водного хозяйства исследуемого региона выстроены тесные связи с рядом организаций: госкомводхоз Крыма, Ялтинский водоканал, Ялтинский заповедник, КрымУГМС, Куйбышевское и Белогорское лесничества, Белогорский отряд Крымспас, ГАУ «ООПТ Крыма», Институт сельского хозяйства Крыма, Институт спелеологии и карстоведения КФУ, Гидрофизин. Темпы и тенденции работы по данному проекту не планируется снижать. На следующие два года планируется множество как полевых и камеральных работ, так и аналитико-лабораторные работы. Выводы В процессе проведения работ в 2021 году выявлена необходимость существенной корректировки исходного техзадания по теме, направленной на 108 необходимость учета и исследования ключевой роли карстовых источников в формировании водных ресурсов в Крыму, а также ключевую роль мониторинга осадков, в том числе снегозапасов в верхнем поясе гор - на крымских яйлах. Все собранные актуальные полевые материалы заносятся и хранятся в облачной ГИС «Водная безопасность Крыма», которая только находится в стадии разработки, но уже наполняется данными. На основании предварительной обработки внесенных в ГИС данных за период с 1936 по 2019 годы разрабатываются предложения по моделированию питания и режима, а также расчленения гидрографа рек полуострова Крым.
%U https://rep.herzen.spb.ru/publication/941