Аннотация

Целью исследования на данном этапе стало обобщение российского и зарубежного опыта моделирования диффузного стока и процессов миграции в водосборном бассейне почвенных частиц и химических соединений в результате влияния талых и ливневых вод. 
Материалы и методы. В процессе исследований были изучены труды российских и зарубежных ученых, программные продукты, находящиеся в открытом доступе, и данные отчетов российских и зарубежных министерств и ведомств, организаций и образовательных учреждений. Применялся метод анализа и обобщения данных. 
Результаты. Авторами проведен анализ основных средств компьютерного моделирования поверхностного стока вод, водной эрозии почв и их последствий. Отмечено, что наибольшее распространение получили имитационные и аналитические средства моделирования. Большинство программных продуктов, наиболее широко используемых в настоящее время в целях изучения и моделирования поверхностного стока с водосборного бассейна, основаны на использовании инструментария имитационного моделирования и включают в себя базу данных, сформированную в результате многолетних наблюдений. Такие программы представлены как в виде продуктов, находящихся в свободном доступе, так и в виде коммерческих версий. 
Выводы. Наиболее актуальными для современного периода ведения исследования процессов переноса водою почв и веществ в границах водосборного бассейна являются модели с открытым исходным кодом и с возможностью широкого доступа к ним всех заинтересованных лиц, что позволяет осуществлять корректировку и пополнение (актуализацию) базы данных модели, а также способствует многофакторной апробации ее, уточнению и усовершенствованию посредством многочисленных калибровок.

DOI: 10.31774/2658-7890-2020-4-52-69

Для цитирования

Манжина, С. А. Российский и зарубежный опыт компьютерного моделирования диффузного стока и его последствий / С. А. Манжина, А. О. Матвиенко // Экология и водное хозяйство [Электронный ресурс]. – 2020. – № 4(07). – С. 52–69. – Режим доступа: http:www.rosniipm-sm1.ru/article?n=87. – DOI: 10.31774/2658-7890-2020-4-52-69.

Список литературы

1 Швебс, Г. И. Формирование водной эрозии стока наносов и их оценка (на примере Украины и Молдавии) / Г. И. Швебс. – Л.: Гидрометиздат, 1974. – 183 с.
2 Коронкевич, Н. И. Сток с водосбора как источник диффузного загрязнения рек / Н. И. Коронкевич, С. В. Долгов // Вода и экология: проблемы и решения. – 2017. – № 4(72). – С. 103–110. – DOI: 10.23968/2305–3488.2017.22.4.103–110.
3 Water pollution from agriculture: a global review. Executive summary / J. Mateo-Sagasta, S. Marjani Zadeh, H. Turral, J. Burke; Food and Agriculture Organization of the United Nations, International Water Management Institute. – Rome, Colombo, 2017. – 29 р.
4 Bennett, E. M. Human impact on erodable phosphorus and eutrophication: A global perspective / E. M. Bennett, S. R. Carpenter, N. F. Caraco // BioScience. – 2001. – № 51(3). – Р. 227–234. – DOI: 10.1641/0006-3568(2001)051[0227:HIOEPA]2.0.CO;2.
5 Robertson, G. P. Nitrogen in agriculture: balancing the cost of an essential resource / G. P. Robertson, P. M. Vitousek // Annual Review of Environment and Resources. – 2009. – Vol. 34(1). – Р. 97–125. – DOI: 10.1146/annurev.environ.032108.105046.
6 The murky future of global water quality: New global study projects rapid deterioration in water quality / IFPRI and Veolia. – 2015. – 12 р.
7 Diffuse Pollution, Degraded Waters. Emerging Policy Solutions [Electronic resource]. – Mode of access: https:www.oecd.org/environment/resources/Diffuse-Pollution-Degraded-Waters-Policy-Highlights.pdf, 2020.
8 Михайлов, С. А. Диффузное загрязнение водных экосистем. Методы оценки и математические модели: аналит. обзор / С. А. Михайлов; СО РАН, Ин-т вод. и экол. проблем. – Барнаул: День, 2000. – 130 с.
9 Оценка потерь биогенных веществ с использованием портативной дождевальной установки / Ю. П. Сухановский, В. А. Вытовтов, Ю. А. Соловьева, А. В. Прущик, С. И. Санжарова // Достижения науки и техники АПК. – 2015. – Т. 29, № 8. – С. 15–18.
10 Егоров, И. Е. Полевые методы изучения почвенной эрозии / И. Е. Егоров // Вестник Удмуртского университета. – 2009. – № 1. – С. 157–169.
11 Изучение зависимости потери биогенных веществ с дождевым стоком от их содержания в почве методом дождевания / Ю. П. Сухановский, Ю. А. Соловьева, В. А. Вытовтов, С. И. Санжарова, А. Г. Титов // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. – 2017. – № 7. – С. 12–17.
12 Дождевание как экспресс-метод изучения водной эрозии почв / А. В. Прущик, Ю. П. Сухановский, В. А. Вытовтов, А. Г. Титов // Биология растений и садоводство: теория, инновации. – 2019. – Т. 148. – С. 163–169. – DOI: 10.25684/NBG.scbook.148.2019.17.
13 Сухановский, Ю. П. Компьютерная модель водной эрозии на пахотных гетерогенных склонах 0 (черноземы, гидрология) / Ю. П. Сухановский, А. Н. Пискунов, А. В. Прущик // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. – 2018. – № 8. – С. 74–78.
14 Critchley, W. Water harvesting (AGL/MISC/17/91) [Electronic resource] / W. Critchley, K. Siegert, C. Chapman. – Rome, 1991. – Mode of access: http:www.fao.org/3/u3160e/u3160e00.htm#Contents, 2020.
15 How sewage pollution ends up in rivers [Electronic resource]. – Mode of access: https:www.americanrivers.org/threats-solutions/clean-water/sewage-pollution/, 2020.
16 Лисецкий, Ф. Н. Современные проблемы эрозиоведения / Ф. Н. Лисецкий, А. А. Светличный, С. Г. Черный; под ред. А. А. Светличного. – Белгород: Константа, 2012. – 456 с.
17 Светличный, А. А. Математическое моделирование водной эрозии: проблема классификации // Вестник Одесского национального университета. Географические и геологические науки. – 2010. – Т. 15, вып. 5. – С. 32–39.
18 Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) – Welcome to RUSLE 1 and RUSLE 2 [Electronic resource]. – Mode of access: https:www.ars.usda.gov/southeast-area/oxford-ms/national-sedimentation-laboratory/watershed-physical-processes-research/docs/revised-universal-soil-loss-equation-rusle-welcome-to-rusle-1-and-rusle-2/, 2020.
19 Незнанова, В. А. Изменение параметров формирования поверхностного и речного стока в современных условиях / В. А. Незнанова // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2012. – № 2, ч. 2. – С. 74–76.
20 Моделирование эрозионных процессов на территории малого водосборного бассейна / С. С. Быховец, М. П. Волокитин, В. В. Демидов, Д. В. Демин, Т. А. Ильина, А. С. Керженцев, О. Е. Киселева, И. Кистнер, Н. В. Коломийцев, Р. Майснер, Г. Оллеш, А. Н. Пискунов, М. Роде, Б. К. Сон, Ю. П. Сухановский; Ин-т фундам. проблем биологии РАН. – М.: Наука, 2006. – 224 с.
21 Математическое моделирование водно-эрозионных процессов на проточных водоемах / К. К. Бейшекеев, И. Абдурасулов, М. К. Ордабаев, А. И. Абдурасулов // Наука, новые технологии и инновации Кыргызстана. – 2015. – № 6. – С. 46–48.
22 Пьянков, С. В. Геоинформационное обеспечение моделирования гидрологических процессов и явлений: монография / С. В. Пьянков, А. Н. Шихов; Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь, 2017. – 148 с.
23 Моделирование гидрологических процессов и массопереноса в системе «водосбор – водоем» / С. А. Кондратьев, С. Д. Голосов, К. Д. Крейман, Н. В. Игнатьева // Водные ресурсы. – 1998. – № 2. – С. 571–580.
24 Васильев, С. А. Энергетический подход для построения гидродинамической характеристики водного потока на склоновом агроландшафте / С. А. Васильев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2015. – № 4. – С. 194–200.
25 The ecohydrological approach, SWAT modelling, and multi-stakeholder engagement – A system solution to diffuse pollution in the Pilica basin, Poland / K. Izydorczyk, M. Piniewski, K. Krauze, L. Courseau, P. Czyż, M. Giełczewski, I. Kardel, P. Marcinkowski, M. Szuwart, M. Zalewski, W. Frątczaka // Journal of Environmental Management. – 2019. – Vol. 248. – DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.109329.
26 Лычак, А. И. Прогнозное моделирование геоэкологических ситуаций в Крыму с использованием SWAT-моделей / А. И. Лычак, Т. В. Бобра, В. О. Яшенков // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Серия: География. – 2011. – Т. 24(63), № 2, ч. 3. – С. 116–121.
27 The soil and water assessment tool: Historical Development, application, and future research direction / P. W. Gassman, M. R. Reyes, C. H. Green, J. G. Arnold // American Society of Agricultural and Biological Engineers. – 2007. – Vol. 50(4). – Р. 1211–1250. – DOI: 10.13031/2013.23637.
28 Description and evaluation of a surface runoff susceptibility mapping method / L.-R. Lagadec, P. Patrice, I. Braud, B. Chazelle, L. Moulin, J. Dehotin, E. Hauchard, P. Breil // Journal of Hydrology. – 2016. – Vol. 541, pt. A. – P. 495–509. – DOI: 10.1016/j.jhydrol.2016.05.049.
29 Open Source Lisflood [Electronic resource]. – Mode of access: https:ec-jrc.github.io/lisflood/, 2020.
30 Integrating the LISFLOOD-FP 2D hydrodynamic model with the CAESAR model: implications for modelling landscape evolution / T. J. Coulthard, P. D. Bates, J. C. Neal, J. Ramirez, G. A. M. de Almeida, G. R. Hancock // Earth Surface Process Landforms. – 2013. – DOI: 10.1002/esp.3478.
31 Van Der Knijff, J. M. LISFLOOD: a GIS-based distributed model for river basin scale water balance and flood simulation / J. M. Van Der Knijff, J. Younis, A. P. J. De Roo // International Journal of Geographical Information Science [Electronic resource]. – 2010. – Vol. 24, iss. 2. – P. 189–212. – Mode of access: https:www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/13658810802549154. – DOI: 10.1080/13658810802549154.
32 Fully integrated hydrological modelling [Electronic resource]. – Mode of access: https:www.mikepoweredbydhi.com/products/mike-she, 2020.
33 Павлова, А. И. Применение методов цифрового моделирования рельефа для картографирования эрозионных земель / А. И. Павлова // В мире научных открытий. – 2016. – № 2(74). – С. 159–169. – DOI: 10.12731/wsd-2016-2-12.
34 Hydrodynamic and sediment transport modeling of New River Inlet (NC) under the interaction of tides and waves / J.‐L. Chen, T.‐J. Hsu, F. Shi, B. Raubenheimer, S. Elgar // J. Geophys. Res. – 2015. – Vol. 120, iss. 6. – P. 4028–4047. – DOI: 10.1002/2014JC010425.
35 Sumita, N. Water quality models: A review / N. Sumita, B. S. Kaur // Int. J. Res. Granthaalayah. – 2017. – Vol. 5, iss. 1. – P. 395–398. – DOI: 10.29121/granthaalayah.v5.i1.2017.1914.
36 Beven, K. Rainfall-runoff modelling: the primer / K. Beven. – 2nd ed. – Noida, India, 2012. – 450 р. – DOI: 10.1002/9781119951001.