|
Научные и методические работы филиала охватывали широкий круг вопросов полевых экспериментальных исследований гидрологических явлений и процессов, всех элементов гидрологического цикла и их взаимосвязи при различных сочетаниях природных и антропогенных факторов.
|
Ученые ВФ ГГИ внесли значительный вклад в решение следующих научных проблем:
- экспериментальные исследования влияния различных гидрометеорологических факторов на формирование поверхностного стока со склонов и малых водосборов (О.И. Крестовский, И.Б. Вольфцун, П.А. Урываев, В.И. Корзун);
- оценка гидрологической роли леса, его влияния на сток, испарение с суши, режим грунтовых вод и другие элементы водного баланса, оценка изменений водного режима суши в результате вырубки лесов и в процессе лесовозобновления (О.И. Крестовский, С.Ф. Федоров, С.В. Марунич);
- оценка испарения с различных подстилающих поверхностей (включая лес) в связи с гидрометеорологическими и фенологическими факторами (П.П. Кузьмин, А.Р. Константинов, С.Ф. Федоров, С.В. Марунич);
- усовершенствование приборов и методов измерения испарения с водной поверхности, разработка методов его расчета, анализ данных водноиспарительной сети (А.Р. Константинов, В.И. Кузнецов, В.С. Голубев, Т.Г. Федорова, К.М. Кокорева);
- определение систематических и случайных ошибок измерения осадков осадкомерами разных типов при разных способах и разной высоте их установки, с применением ветровых защит разных конструкций, определение поправок к показаниям осадкомеров и разработка образцовых типов осадкомеров (В.С. Голубев, Н.А. Ливанова);
- возможности калибровки метеорологического локатора МРЛ-2 по данным наземной осадкомерной сети (Н.В. Зотимов, В.С. Голубев, Н.А. Ливанова, В.А. Шутов и др.);
- динамика влагозапасов зоны аэрации и горизонтов грунтовых вод и их связь с формированием стока поверхностных вод (В.В. Романов, Н.В. Зотимов, А.А. Капотов, Н.И. Капотова, С.В. Завилейский, С.В. Марунич, В.А. Шутов);
- вопросы динамики грядового движения наносов и гидроморфологические аспекты теории русловых процессов (Ю.М. Корчоха, В.А. Виноградов), оценка интенсивности водной эрозии склоновых земель и разработка методов изучения эрозии.
ВФ ГГИ выполнял и продолжает выполнять большую учебную работу. На его базе проходят практику студенты многих ВУЗов страны, готовящих специалистов в области гидрологии. Здесь проходят занятия курсов повышения квалификации работников сети, преподавательского состава ВУЗов и техникумов, Высших международных гидрологических курсов ЮНЕСКО.
В ВФ ГГИ долгое время бездействовал целый ряд уникальных технических комплексов для измерения стока, испарения с суши и водной поверхности и других элементов водного баланса. К числу их относятся:
- лесной гидравлический испаритель – установка, позволявшая поочередно определять внутрисуточный ход испарения и транспирации воды молодыми деревьями разных пород, произраставших в изолированных почвенных монолитах;
- большой гидравлический испаритель, позволявший измерять внутрисуточный ход испарения с почвенного монолита в цилиндре диаметром 2,5 м и высотой 2,05 м;
- лесная градиентная установка – комплекс устройств, состоящий из трех мачт, высотой по 49 м каждая, установленных в массиве спелого леса, с гирляндой датчиков температуры воздуха, влажности воздуха и скорости ветра, между ними; также велись актинометрические наблюдения над лесом и под пологом леса;
- метеорологический локатор МРЛ-2 с приставкой для измерения осадков и вычислительным комплексом на базе ЭВМ М-6000 для обработки данных обзора в режиме реального времени;
- передвижная русловая эстакада – арматурный мостовой переход, перемещающийся по рельсовым путям вдоль русла реки Полометь на расстояние до 110 м для детального измерения геометрических характеристик русла и подробной съемки скоростного поля речного потока;
- плавучая испарительная установка – плот, закрепленный на акватории Валдайского озера с различными испарителями, включая бассейн площадью 20 м2, и комплексом приборов для измерения гидрометеорологических элементов.
В 1961 году был создан павильон технической информации с постоянно действующей выставкой новейших гидрологических приборов, разрабатывавшихся в отделе конструирования приборов ГГИ. Для демонстрации прогресса в области гидрометрии выставка дополнялась экспозициями старых гидрологических приборов. По мере разрастания собранной коллекции приборов произошло преобразование павильона технической информации в музей гидрологических приборов, уникальная коллекция которого представляет в настоящее время более чем столетнюю историю гидрологического приборостроения в России, Европе и Америке. В 2001 году вышел из печати Каталог музея гидрологических приборов ВФ ГГИ, включающий описания 308-ми гидрологических приборов с 65-ю цветными фотографиями.
Основные направления научных исследований:
- Обобщение материалов наблюдений специализированной сети, включая комплексные водно-балансовые наблюдения на экспериментальных малых водосборах и в бассейне р. Полометь, наблюдения за метеорологическими и актинометрическими элементами на метеостанции II разряда, наблюдения за испарением с водной поверхности по различным испарителям, наблюдения за гидрологическим и гидрохимическим режимом озер. Осадкомерный полигон ВФ ГГИ имеет статус Российского центра взаимосравнения средств измерений атмосферных осадков. С сентября 2005 г. действует в оперативном режиме метеолокатор МРЛ-5. Установка включена в автоматизированную локационную систему информации АКСОПРИ, создающуюся на ЕТР, и в первую очередь вокруг Москвы.
- Полевые экспериментальные гидрологические исследования охватывают в первую очередь вопросы взаимосвязи поверхностных и грунтовых вод и формирования стока в верхних звеньях гидрографической сети и на малых речных бассейнах. Результатом многолетних русловых исследований стало открытие нового явления, состоящего в образовании и перемещении по руслу большого скопления наносов и оказывающего существенное влияние на гидрологический режим реки.
- Модернизация средств измерений, технического обеспечения сети. Последние несколько лет проходят испытания цифровые уровнемеры УПЦ (разработка ГГИ) и ГРК-1 (разработка ЦКБ). УПЦ подготовлен к применению на сети Росгидромета. В 2004 году изданы рекомендации по выполнению измерений и обработке результатов наблюдений УПЦ разработанными в ВФ ГГИ современными программными средствами. На гидрометрическом полигоне созданы условия для проведения испытаний расходомерных приборов. В 2005 г. проведены испытания опытного образца гидрометрической вертушки ИСП-1М. В 2004-05 гг. на осадкомерном полигоне проведены испытания радиотехнического датчика осадков ЦАО и сличение показаний испытуемого прибора с данными эталонных приборов Валдайской контрольной системы (ВКС).
- Разработка программного обеспечения для обработки гидрологических данных, ведения водного кадастра, объективного анализа состояния и планирования сети. Разработаны следующие программы:
- контроля и обработки данных уровнемеров УПЦ и ГРК-1;
- записи ежедневных данных гидрологических характеристик в объеме ежегодника, включая запись данных книжки КГ-1м в формате «Персона-Реки»;
- подсчета стока при наличии данных по нескольким гидрометрическим створам и протокам;
- анализа достаточности данных гидрологической сети для решения задач расчетов стока и принятия решений по оптимизации сети, расчета гидрологических характеристик для изученных и недостаточно изученных бассейнов, редактирование и пополнение используемой базы данных;
- обработки данных тарировки вертушек с использованием криволинейной зависимости, предложенной И.Ф. Карасевым;
- записи, экспертизы и ведения базы данных материалов наблюдений на водноиспарительной сети. - Разработка руководящих документов, определяющих методику проведения наблюдений и обработки данных. В настоящее время разрабатываются методические указания по расчетам водного баланса речных бассейнов, которые должны стать усовершенствованной версией существующих МУ № 89, изданных еще в 1974 году. Особое внимание уделяется возможностям использования новых видов исходной информации, в частности – радиолокационным данным об осадках и спутниковым (СВЧ-зондирование) данным о поверхностной влажности почвы. Усовершенствованный метод расчета испарения с водосборов учитывает результаты экспериментальных исследований последних лет.
- Озерные исследования являются одним из традиционных направлений научных работок. Исследования охватывают вопросы гидрологии, гидрохимии и гидробиологии озер Валдая. В последние годы особое внимание обращается на методические аспекты оценки влияния антропогенного воздействия на озера. Основной базой для выполнения исследований служит система озер Валдайское и Ужин, наблюдения на которых ведутся с 1936 года. Часть работ включает и другие озера Валдайского Поозерья, а также систему Чудско-Псковских озер – одну из крупнейших на ЕТР.
- Создание электронных баз данных многолетних наблюдений ВФ. Проведена запись полного комплекса ежедневных данных наблюдений за стоком и другими элементами водного баланса всех малых экспериментальных и речных водосборах ВФ ГГИ, а также наблюдений за факторами формирования стока (осадки, запас влаги в зоне аэрации и снежном покрове, уровни грунтовых вод, глубина промерзания почвы, высота снежного покрова, температура и влажность воздуха). Систематизированы и записаны срочные данные многолетних наблюдений за различными гидрометеорологическими элементами в условиях леса, включая метеорологические и актинометрические данные лесной градиентной установки, лесной метеоплощадки, гидравлических и весовых почвенных испарителей, измерения осадков под пологом леса, комплекс наблюдений на воднобалансовых и стоковых площадках.