Статья в журналеОткрытый доступ
Количественная оценка горных гидрологических процессов в водосборе реки Акташ (Узбекистан, Центральная Азия) за последние два десятилетия
Quantification of mountainous hydrological processes in the Aktash River watershed of Uzbekistan, Central Asia, over the past two decades
- Center for Bottomland Hardwoods Research, Southern Research Station, USDA Forest Service, Mississippi State, United States
- Institute of Forestry and Engineering, Estonian University of Life Sciences, Tartu, Estonia
- InNovaSilva ApS, Vejle, Denmark
- Center for Forest Health and Disturbance, US Forest Service, Athens, Georgia, United States
- Research Institute of Forestry, Tashkent, Uzbekistan
https://doi.org/10.3390/hydrology10080161
Ключевые данные
- Водосбор: 19,55 км², 1 100–1 600 м; пастбища 75,3%, лес 22,9%, застройка 1,8%; в модели 17 частных водосборов.
- Калибровка (2002–2012) и проверка (2013–2019) по суточной эвапотранспирации MODIS: R² 0,66 и 0,63, коэффициент Нэша–Сатклиффа 0,06 и 0,27.
- Среднегодовые значения за 2003–2019 годы: осадки 1 164 мм, водоотдача 837 мм, эвапотранспирация 407 мм, подземный сток 384 мм, поверхностный сток 278 мм, речной сток 190 мм, снеготаяние 140 мм.
- Подземный сток по сезонам: зима 138 мм, осень 107 мм, весна 64 мм, лето 34 мм.
- Средний расход в замыкающем створе: модель 0,52 м³/с (2003–2019); измерения 0,41 м³/с (1947–1965).
- Водосбор с преобладанием леса против водосбора с преобладанием пастбищ: поверхностный сток примерно на 20% меньше, подземный сток примерно на 5% больше.
Аннотация
Estimation of hydrological processes is critical to water resource management, water supply planning, ecological protection, and climate change impact assessment. Mountains in Central Asia are the major source of water for rivers and agricultural practices. The disturbance of mountain forests in the region has altered the hydrological processes and accelerated soil erosion, mudflow, landslides, and flooding. We used the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model calibrated and validated with remote sensing data to quantify the mountainous hydrological processes in the Aktash River watershed (ARW) of Uzbekistan, Central Asia. Simulations showed that the daily surface runoff and streamflow closely responded to daily precipitation. Groundwater discharge reached its maximum in winter because of snowmelt. The wet months were from July to December, and the dry months were from January to June. The magnitudes of the seasonal hydrological processes were in the following order: fall > summer > winter > spring for precipitation and surface runoff; summer > spring > fall > winter for evapotranspiration (ET); winter > spring > fall > summer for snowmelt; fall > winter > summer > spring for water yield and streamflow; and winter > fall > spring > summer for groundwater discharge. The Mann–Kendall statistical test revealed a significant increasing trend for the annual precipitation (τ = 0.45, p < 0.01) and surface runoff (τ = 0.41, p < 0.02) over the past 17 years from 2003 to 2019. Compared to rangeland, forested land decreased monthly and annual average surface runoff by 20%, and increased monthly and annual average groundwater recharge by about 5%. Agricultural land had much higher unit-area values (mm/km²/y) of ET, groundwater recharge, and water yield than those of urban, forest, and range lands. Our research findings provide useful information to farmers, foresters, and decision makers for better water resource management in the ARW, Central Asia, and other mountain watersheds with similar conditions.
Англоязычная аннотация взята из статьи. Авторская аннотация воспроизводится на условиях лицензии CC BY 4.0. Аннотация дана на английском языке.
Ключевые слова
- Центральная Азия
- гидрологические процессы
- горный водосбор
- модель SWAT
Простыми словами
Авторы построили модель SWAT для водосбора реки Акташ площадью 19,55 км² на южном склоне Каржантау, примерно в 60 км от Ташкента, на высоте 1 100–1 600 м. Три четверти водосбора занимают пастбища и почти четверть — лес, во многом посаженный на террасах в 1898–1903 и 1910–1914 годах (орех, дуб, арча) для борьбы с эрозией и селями. Поскольку измерений речного стока за последние годы нет, модель откалибрована за 2002–2012 годы и проверена за 2013–2019 годы по суточной эвапотранспирации со спутника MODIS (R² 0,66 и 0,63, коэффициент Нэша–Сатклиффа 0,06 и 0,27), метеоданные взяты из глобальной службы данных; затем модель рассчитала 2003–2019 годы.
Среднегодовые значения за 2003–2019 годы: осадки 1 164 мм, водоотдача 837 мм, эвапотранспирация 407 мм, подземный сток 384 мм, поверхностный сток 278 мм, речной сток 190 мм, снеготаяние 140 мм. Подземный сток в водотоки максимален зимой за счёт таяния снега — в среднем 1,05 мм и до 2,71 мм в сутки — и минимален летом; влажные месяцы — с июля по декабрь. Смоделированный средний расход в замыкающем створе, 0,52 м³/с, близок к измеренным в 1947–1965 годах 0,41 м³/с.
Годовые осадки (τ = 0,45, p < 0,01) и поверхностный сток (τ = 0,41, p < 0,02) в 2003–2019 годах значимо росли, а водоотдача, речной сток и эвапотранспирация значимо не менялись. В частном водосборе с преобладанием леса поверхностный сток был примерно на 20% меньше, а подземный сток примерно на 5% больше, чем в водосборе с преобладанием пастбищ; авторы считают это свидетельством того, что облесение сокращает сток и эрозию и усиливает питание подземных вод.
Рисунки (2)
Как цитировать
Y. Ouyang, J. A. Stanturf, M. D. Williams, E. Botmann and P. Madsen (2023). Quantification of mountainous hydrological processes in the Aktash River watershed of Uzbekistan, Central Asia, over the past two decades. Hydrology, 10(8), 161. https://doi.org/10.3390/hydrology10080161