Содержание к диссертации
Введение
1. Водные ресурсы рек магаданской области как фактор обеспечения ее экономического развития 10
1.1. Гидрометеорологические аспекты рационального использования речных водных ресурсов в различных отраслях экономики
1.1.1 .Горная промышленность
1.1.2. Гидроэнергетика 12
1.1.3. Речной транспорт 14
1.1.4. Коммунальное хозяйство
1.2. Антропогенное воздействие предприятий Магаданской области на ресурсы речных вод 15
1.2.1. Загрязнение поверхностных вод
1.2.2. Изменения гидрологического режима 17
1.3. Основные проблемы актуализации и уточнения гидрологической информации и возможные пути их решения
2. Информационное и методическое обеспечение задач уточнения характеристик речного стока 20
2.1. Исходные данные
2.1.1. Данные гидрологических наблюдений
2.1.2. Региональные и глобальные метеорологические данные 26
2.1.3. Географическое зонирование территории Магаданской области 38
2.2. Классические методы оценки нормы и изменчивости годового стока 43
2.2.1. Оценка однородности ядов
2.2.2. Восстановление коротких рядов по рядам аналогам
2.2.3. Расчет средних значений и характеристик изменчивости
2.2.4. Регрессионный анализ и моделирование 44
2.3. Методы расчета статистических характеристик речного стока, основанные на учете информативности исходных данных
2.3 1. Вероятностное описание точности и надежности исходных данных 45
2.3.2. Ядерная оценка плотности распределения 46
2.3.3. Вычисление числовых статистических оценок на основе ядерной оценки плотности распределения 47
3. Уточнение и пространственная детализация климатической нормы статистических параметров речного стока 48
3.1. Географические и климатические факторы пространственной изменчивости стока
3.2. Оценка статистических характеристик стока по данным гидрологических наблюдений
3.2.1. Расчет по классической схеме
3.2.2. Применение новой схемы расчета для уточнения среднего многолетнего значения расхода воды рек з
3.3. Районирование зависимости модуля годового стока рек от характеристик водосбора 63
3.3.1. Зонирование Магаданской области по условиям формирования стока
3.3.2. Уравнения редукции модуля годового стока по площади водосбора и , длине рек 65
3.3.3. Оценки зависимости модуля годового стока рек центральных районов Магаданской области от высоты водосбора
3.4. Районированные зависимости коэффициента вариации стока рек 72
3.5. Пространственная структура и ресурсы годового стока рек Магаданской области 3.5.1. Карты модуля годового стока Магаданской области ; 3.5.2. Карта модуля стока центральных районов Магаданской области, приведенная к высоте 800 м 76
3.5.3. Рекомендации по определению среднего значения модуля годового стока неизученных рек на основе построенных карт и районированных зависимостей 81
3.5.4. Оценка ресурсов речных вод Магаданской области 83
і
4. Временная изменчивость и модели предсказания годового стока 90
4.1. Исследование характеристик нестационарности рядов годового стока 92
4.1.2. Тренды годового стока
4.1.3. Автокорреляционный и спектральный анализ рядов годового стока 95
4.2. Моделирование годового стока как случайного марковского процесса 98
4.2.1. Построение и проверка предсказательной способности марковских моделей разного порядка
4.2.2. Поиск марковских моделей оптимальной сложности 102
4.3. Регрессионные прогностические модели годового стока 103
4.3.1. Осадки и температура воздуха как возможные предикторы годового стока
4.3.2. Солнечная активность как вероятный фактор межгодовой , изменчивости стока 106
4.3.3. Физико-статистические многофакторные модели предсказания і годового притока к Колымскому и Усть-Среднеканскому водохранилищам 108
Заключение 116
Библиографический список использованной литературы
- Антропогенное воздействие предприятий Магаданской области на ресурсы речных вод
- Географическое зонирование территории Магаданской области
- Применение новой схемы расчета для уточнения среднего многолетнего значения расхода воды рек
- Построение и проверка предсказательной способности марковских моделей разного порядка
Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшее место в ландшафтной оболочке Земли, в процессах происходящих в ней, в формировании экосистем, в хозяйственной деятельности человека занимают реки. Актуальность работы обусловлена назревшей необходимостью разработки долгосрочных планов мероприятий, направленных на улучшение качества поверхностных вод, подверженных антропогенному влиянию, на рациональное использование водных ресурсов Магаданской области, в том числе и на выработку оптимальных режимов регулирования стока водохранилищами. Водные ресурсы рек Магаданской области используются, главным образом, горной промышленностью, энергетикой, речным транспортом, коммунальным хозяйством. Для решения практических задач при перспективном планировании использования водных ресурсов необходима оценка водообеспеченности территории. Так, Государственная водная служба Управления природных ресурсов по Магаданской области заказала Колымскому УГМС в 2003 г. выполнение научно-исследовательской работы «Оценка современных ресурсов поверхностных вод Магаданской области (гидрологический и гидрохимический режим рек)», научным руководителем которой был автор. Часть результатов, указанной научно-исследовательской работы, легла в основу настоящей диссертации.
В рамках государственной политики по разработке и совершенствованию государственного нормирования и стандартов в природопользовании, по оценке состояния окружающей среды в стране планируется создание «Территориальных строительных норм субъектов Российской Федерации». Поэтому понятна необходимость построения современных карг модуля годового стока, установления районных зависимостей для определения нормы и коэффициента вариации годового стока неизученных рек. Требуется количественное уточнение ресурсов речных вод области, во-первых, из-за существенного удлинения рядов наблюдений за стоком, во-вторых, из-за усилившейся антропогенной нагрузки на речные водосборы и в связи с современными глобальными изменениями климата, которые могут вызвать изменения нормы годового стока. Для оперативного управления водопользованием требуются также разработки методов прогноза годового стока.
Объею-ом исследования являются реки и речные бассейны Магаданской области. Предмет исследования составляют закономерности формирования и пространственно-временная изменчивость годового сток рек.
Целью работы является количественная оценка водных ресурсов рек Магаданской области, их пространственной структуры и многолетней изменчивости. Для ее достижения были поставлены следующие задачи: построить карты модуля годового стока, выявить районные зависимости нормы и коэффициента вариации годового стока от морфометрических характеристик речных водосборов, проанализировать многолетние колебания годового стока рек, исследовать стоковые ряды на наличие тренда, выявить предикторы, при помощи которых можно прогнозировать годовой сток.
Исходные материалы и использованные методы. В работе использовались данные многолетних гидрометеорологических наблюдений' (средние годовые расходы воды, данные об атмосферных осадках, температуре воздуха, испарении с поверхности воды и почвы) на территории Магаданской области, данные о морфометрических характеристиках речных водосборов (площадь и средняя высота водосборов, длины рек), сведения о распространении многолетней мерзлоты, а также многолетние данные о различных индексах атмосферной циркуляции.
При проведении исследования использовались классические и современные методы математической статистики по обработке временных рядов (оценка статистических параметров, анализ пространственно-временной однородности рядов, регрессионный анализ, спектральный анализ), методы графического и картографического представления исходного материала и результатов анализа. Расчеты выполнялись на ПЭВМ по программам, которые были разработаны автором.
Научная новизна работы. На основе совместного анализа информации о физико-географических условиях и данных гидрологических наблюдений произведено зонирование Магаданской области в целях получения новых уточненных районных зависимостей для определения нормы и коэффициента вариации годового стока неизученных рек, построены современные расчетные карты модуля годового стока рек области и разработаны конкретные рекомендации по их использованию. При оценке нормы годового стока на отдельных постах применен современный метод вычислений, основывающийся на более полном и взвешенном учете исходных данных. На основе
обработки и анализа большого материала существенно уточнена количественная оценка ресурсов речных вод области. При подсчете водных ресурсов рек Охотского побережья Магаданской области на основе использования данных о длине малых рек оценен рассредоточенный сток. Вычислены суммарные значения стока рек Магаданской области различной обеспеченности. Предложено объяснение отсутствия связи между смежными значениями годового стока рек Магаданской области. Впервые разработаны удовлетворительные методы прогноза годового притока воды к водохранилищам каскада ГЭС на р. Колыме с привлечением в качестве дополнительных предикторов месячных индексов атмосферной циркуляции (южного колебания и арктической осцилляции).
Практическая ценность и возможность реализации. Полученные результаты позволяют с практически приемлемой точностью определять годовой сток различной обеспеченности любой неизученной реки Магаданской области, прогнозировать годовой приток воды к водохранилищам на р. Колыме, что позволит повысить эффективность использования водных ресурсов предприятиями различных отраслей экономики. Для реализации этих задач на ПЭВМ автором составлены соответствующие компьютерные программы, которые используются в Колымском УГМС. Существенно уточнены ресурсы речных вод области, получены представления о их многолетней изменчивости. Результаты данной работы могут послужить информационно-методической основой для разработки Территориальных строительных норм по определению расчетных гидрологических характеристик рек Магаданской области.
Апробация работы. Промежуточные результаты работы докладывались на Региональной научной конференции «Северо-Восток России: прошлое, настоящее, будущее» (Магадан, 1998), научной конференции «Гидрометеорология Дальнего Востока и окраинных морей Тихого океана» (Владивосток, 2000), на VI Всероссийском гидрологическом съезде (С-Петербург, 2004), на Научно-практической конференции, посвященной 55-летию ДВНИГМИ (Владивосток, 2005), на расширенном заседании кафедры гидрологии суши и охраны водных ресурсов Института окружающей среды Дальневосточного государственного университета (Владивосток, 2005), на Второй международной научно-технической конференции «Окружающая природная среда -2007: актуальные проблемы экологии и гидрометеорологии - интеграция образования и пауки» (Одесса, 2007), на расширенном семинаре лаборатории гидрологии и
климатологии Института географии СО РАН (Иркутск, 2008). По теме диссертации опубликовано 8 работ, из которых одна статья в рецензируемом научном' журнале.
Личный вклад автора состоит в выборе методов исследования, в обработке обширного статистического материала по гидрометеорологическому режиму Магаданской области и анализе полученного графического и картографического материала, в разработке физико-статистического метода долгосрочного прогноза притока воды к водохранилищам каскада ГЭС на р. Колыме и его испытании на независимом материале.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения. Объём её составляет 129 страниц, включает 26 иллюстраций и 23 таблицы. Список использованной литературы содержит 115 наименований.
Во введении показана актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы.
В первой главе обсуждаются проблемы Магаданской области, связанные с использованием и охраной речных водных ресурсов. Показано, что многие из этих проблем могут быть сняты или уменьшены на основе привлечения более качественной и подробной гидрологической информации. В частности, для этого могут быть использованы результаты исследований, выполненных в настоящей работе.
Во второй главе проводится анализ гидрологических, метеорологических и географических материалов, которые использовались при решении задач уточнения, пространственной детализации и прогнозирования характеристик стока Магаданской области. Кроме того, дано краткое описание методов исследования, использованных в данной работе.
В третьей главе с привлечением современных данных и методов уточнены нормы стока на гидрологических постах, получены районированные формулы по оценке модуля стока и коэффициента вариации годового стока неизученных рек, построены расчетные карты модуля годового стока, произведена оценка ресурсов речных вод Магаданской области (суммарный приток речных вод на территорию области, их отток с территории области, местный сток рек), также рассчитаны значения суммарного годового оттока речных вод различной обеспеченности.
В четвертой главе проведен автокорреляционный и спектральный анализ многолетних колебаний годового стока, рассмотрены марковские и регрессионные
модели предсказания его годовых значений, разработаны физико-статистические модели прогноза притока воды в Колымское и Усть-Среднеканское водохранилища
В заключении сформулированы основные результаты работы, следующие из них выводы и обозначены возможные перспективы ее дальнейшего развития.
Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю данной работы кандидату технических наук, доценту С.А. Лобанову за руководство, постоянное внимание к возникающим у автора вопросам, а также ведущим гидрологам Колымского УГМС О.П. Тюрниной и Н.И. Галактионовой за помощь при построении карт модуля годового стока, проведении расчетов.
Антропогенное воздействие предприятий Магаданской области на ресурсы речных вод
В настоящее время Колымская ГЭС и строители Усть-Среднеканской ГЭС регулярно получают следующую гидрометеорологическую информацию: оперативные данные о текущей гидрометеорологической обстановке в бассейне Колымы, прогнозы погоды, прогнозы притока воды на пентаду, декаду, квартал, прогнозы уровней воды ниже плотины Колымской ГЭС. Без такой информации ГЭС не смогла бы обеспечить бесперебойную выработку электроэнергии, выбирать оптимальный режим холостых сбросов воды для безопасного пропуска волн весеннего половодья или дождевых паводков и обеспечения судоходных уровней р.Колымы ниже плотины в меженные периоды.
Для более эффективного регулирования стока р. Колымы в каскаде ГЭС потребуются прогнозы притока воды к Колымскому водохранилищу и бокового притока к водохранилищу Усть-Среднеканской ГЭС на год. Необходимость таких прогнозов обусловлена следующими причинами. Во первых, ежегодно в апреле перед Колымской ГЭС стоит дилемма: для пропуска волны весеннего половодья производить холостые сбросы воды из водохранилища или нет, а если и производить, то в каком объеме. Так, если год окажется маловодным, то в результате холостых сбросов воды при ориентации на норму Колымское водохранилище может «уйти» в предстоящую зиму с недостаточным объемом воды, что вызовет снижение выработки электроэнергии в зимний период или даже к остановке ГЭС к маю будущего года. Во-вторых, почти ежегодно в период летне-осенней межени Колымская ГЭС осуществляет холостые сбросы воды для обеспечения судоходных уровней на р. Колыме, и в этом случае перед энергетиками тоже встает задача о допустимой величине холостых сбросов воды из водохранилища. При пуске в эксплуатацию водохранилища Усть Среднеканской ГЭС острота, вышеописанной проблемы, значительно снизится, однако в сильно маловодные годы она останется. Разработка методов прогнозов притока воды к Колымскому водохранилищу и бокового притока к водохранилищу Усть-Среднеканской ГЭС на год описана в главе
Основной судоходной магистралью является р. Колыма. Протяженность судоходной части от п.Сеймчан до устья составляет 1548 юл.
Для эффективной работы речного флота Колымское УГМС регулярно передает Колымской судоходной компании следующую информацию: оперативные данные о текущей гидрометеорологической обстановке в бассейне р.Колымы, прогнозы погоды, прогнозы притока воды в Колымское водохранилище на месяц, квартал, прогнозы уровней воды ниже плотины Колымской ГЭС, прогнозы наивысших уровней весеннего половодья, дат вскрытия и замерзания р. Колымы. Эта информация позволяет «речникам» планировать график судовых рейсов, регулировать загрузку судов, что в результате уменьшает простои судов из-за посадок на мели, а также уменьшить вероятность оставления судов скованными льдами на зиму вне порта. Для долгосрочного планирования работы речного флота также будут полезны прогнозы годового стока р. Колымы.
Для водоснабжения населенных пунктов и промышленных объектов используются как подземные, так и поверхностные воды рек и водохранилищ. Максимальная потребность области в пресной воде определена в объеме 105-110 млн. м /год [32]. Основным потребителем водных ресурсов является г.Магадан с населением около 150 тыс. человек. В городе на р. Каменушке функционирует два водохранилища, из которых осуществляется подача питьевой воды. В отдельные годы г.Магадан испытывает дефицит питьевой воды. Этого можно избежать, если регулярно вести оперативный водный баланс каскада водохранилищ р. Каменушки, на основе которого можно регулировать режимы наполнения, водопотребления, сбросов излишков воды. По настоянию автора на средства мэрии г. Магадана на водохранилищах р. Каменушки были открыты гидрологические посты. Теперь на основе этих данных в Колымском УГМС постоянно ведется оперативный водный баланс каскада водохранилищ, что поможет избежать «неожиданных» перебоев с питьевой водой.
Для эффективного водоснабжения остальных населенных пунктов области, осуществляющих забор воды из рек, также необходимо гидрометеорологическое обеспечение.
Характер воздействия отраслей экономики Магаданской области наводные объекты различен. Изъятие поверхностных вод в сложившихся объемах к истощению водных ресурсов пока не приводит, но сброс в них загрязняющих веществ предприятиями ведет к ограничению или невозможности использования вод для других целей [42]. Другие экологические проблемы имеют место в связи со строительством ГЭС и водохранилищ.
Географическое зонирование территории Магаданской области
Атмосферная циркуляция. Типичными для Магаданской области являются муссоны. Зимой, вследствие сильного выхолаживания, над сушей образуется антициклон с малооблачной погодой и низкими температурами; над Охотским морем располагается область низкого давления, циклоны с более теплыми воздушными массами. Такое расположение барических образований обусловливает устойчивое перемещение холодных масс воздуха с суши на море — зимний муссон. Летом над нагретой сушей устанавливается низкое давление, а над морем - высокое, что обусловливает воздушные потоки, направленные с моря на сушу, - летний муссон. На границе суши и моря в любое время года, а особенно зимой, наблюдается максимальный градиент температуры и давления воздуха. Климат центральных районов области резко континентален и суров, в прибрежных районах Охотского моря он мягче.
Как известно, межгодовые колебания водности рек связаны с режимом поступления тепла и влаги, которые в свою очередь обусловливаются характером атмосферной циркуляции.
При разработке метода физико-статистического прогноза годового притока воды в водохранилище Колымской ГЭС и бокового притока в водохранилище строящейся Усть-Среднеканской ГЭС использовались месячные индексы атмосферной циркуляции (индекс южного колебания, индекс арктической осцилляции).
Индекс южного колебания (SOI) представляет собой разность давлений в области Южно-Тихоокеанского субтропического максимума давления (остров Таити) и Экваториальной ложбины (г. Дарвин, Австралия) [103]. По своей сути этот индекс характеризует интенсивность явления Эль-Ниньо.
Индекс арктической осцилляции (АО) определяется как первая временная компонента разложения по естественным ортогональным функциям поля высоты изобарической поверхности 1000 Мб к северу от 20 с. ш. [104].
Оперативно пополняемая база данных по этим индексам размещена на WEB-сайте Центра предсказания климата США.
Радиационный баланс. Годовая величина радиационного баланса территории при средних условиях облачности составляет 1090-1210 МДж/м1 (26-29 ккал/см ) [63]. Максимальный положительный радиационный баланс приходится на июнь. Период с положительным радиационным балансом длится 6-7 месяцев. Переход радиационного баланса осенью к отрицательным значениям в среднем происходит в октябре. Наибольший отрицательный радиационный баланс наблюдается в ноябре-январе. Переход радиационного баланса от отрицательного к положительному в среднем происходит во второй половине марта.
Температура воздуха. Средняя годовая температура воздуха по всей территории ниже нуля. Наиболее холодным является январь. В центральных районах Магаданской области средняя месячная температура в январе равна 30-38С ниже нуля, в бассейнах рек, впадающих в Охотское море, -13-30С ниже нуля [63].
Самым теплым месяцем является июль, лишь на побережье Охотского моря средние месячные температуры августа местами превышают июльские или равны им. В центральных районах средняя месячная температура воздуха в июле равна 11-15С, на Охотском побережье - 10-13С.
Осадки. В Магаданской области осадки в течении всего года определяются циклонической деятельностью, внутримассовые осадки, обусловленные сильным прогревом, вносят незначительный вклад в годовую сумму. Циклоническая деятельность наиболее развита на побережье Охотского моря, в центральных районах области интенсивность циклонов и частота их прохождения резко уменьшаются.
В табл. 2.3 приведены, рассчитанные за период 1961-2000 гг., средние многолетние годовые суммы осадков, суммы жидких, твердых осадков, их изменчивость Cv (коэффициент вариации), максимальные запасы воды в снежном покрове. Период с жидкими осадками в среднем приходится на май-сентябрь, с твердыми осадками - на октябрь-апрель.
По данным табл. 2.3 построена карта-схема средних годовых осадков (рис. 2.2), которая дает только общее представление о распределении осадков по территории и не отражает их абсолютных значений, так как метеорологические станции расположены, как правило, в долинах рек на малых высотах, что не дает выявить высотную поясность осадков.
Применение новой схемы расчета для уточнения среднего многолетнего значения расхода воды рек
Как известно, формирование речного стока происходит в результате совместного воздействия элементов или факторов атмосферы, литосферы, гидросферы и биосферы. Главная роль в определении величины стока принадлежит атмосферным факторам. Вместе с тем норма годового стока во многом определяется природными особенностями водосборного бассейна.
Впервые связь между речным стоком и климатом научно обосновал А.И. Воейков [20]. Э.М. Ольдекоп [64] расширил понимание этого вопроса, оценив основные факторы испарения с речного бассейна и связав их со стоком. Подводя итог этому направлению исследований, Д.Л. Соколовский [84] писал: «Таким образом, средний многолетний речной сток в замкнутых речных бассейнах является функцией средних многолетних величин осадков и испарения, то есть гидрометеорологических компонентов ландшафта, отражающих то соотношение тепла и влаги, которое свойственно данной географической зоне».
Многие факторы, такие, как почвы, растительность, количество и характер озер и болот, ледники и др. отражают воздействие атмосферы, в первую очередь увлажнения и теплообеспеченности территории. Поэтому их пространственное распределение и характер влияния на сток во многом подчиняется законам географической зональности. А такие факторы, как рельеф, геологическое строение полностью азональны. Что касается малых незамкнутых водосборов, то годовой сток с них, под воздействием геологических или других особенностей, может существенно отличаться от зонального [39]. М.А. Великанов в [15] отмечал, что «... ни одно из гидрологических явлений нельзя вырвать из того географического ландшафта, в котором оно происходит». С лож 49 ность вопроса заключается в том, что многие факторы по-разному влияют на величину годового стока.
Природные факторы речного стока делят обычно на две основные группы. С.Н. Крицкий и М.Ф. Менкель [45] выделяли две основные генетически взаимосвязанные группы факторов: климат и ландшафт. Позднее ими отдельно выделена третья группа — морфометрические и гидравлические характеристики [46], однако практически общее признание получило деление на.две группы. Так, Б.В. Поляков выделял основные факторы стока (атмосферные осадки и испарение) и дополнительные, включающие все остальные [67]. Позднее широкое признание получило деление факторов практически на эти же две группы: климатические и местные (факторы подстилающей поверхности), предложенное Д.Л. Соколовским [84]. Антропогенные факторы, приобретающие все большее влияние на сток, выделены им особо.
Детальную классификацию факторов формирования стока предложил A.M. Владимиров [18, 19]. Ранжируя их «... по степени и характеру влияния», он выделил стокообразующие факторы (осадки, подземные воды), косвенные (испарение, дефицит влажности, температура воздуха и почвы, озера, болота, ледники, наледи, лес, рельеф, геолого-почвенные условия) и условные (площадь водосбора, глубина эрозионного вреза, уклоны, средняя высота водосбора).
Еще необходимо отметить, что все более значительную группу факторов формирования стока, изменяющих его естественный процесс, образует хозяйственная деятельность в руслах рек и в пределах их водосборных бассейнов. Антропогенные факторы конечно же носят азональный характер. Однако, как указывали С.Н. Крицкий и М.Ф. Менкель в [47], а также другие исследователи [54-56, 99], многолетние ряды годового стока средних и крупных рек в районах избыточного и достаточного увлажнения можно считать относительно устойчивыми. Таким образом, речной сток является сложным многофакторным природным процессом
В зависимости от наличия и объема информации о стоке при расчетах нормы годового стока применяется один из трех способов [19, 69, 84, 85, и др.]: 1) при наличии данных гидрометрических наблюдений достаточной продолжительности (50-60 лет и более) норму годового стока рассчитывают непосредственно по имеющемуся ряду погодичных значений стока; 2) если ряд наблюдений короткий, то осуществляется его приведение к длинному периоду путем использования метода гидрологической аналогии; 3) если ряд очень короткий и нельзя применить метод гидрологической аналогии (отсутствуют реки-аналоги) или вообще нет гидрологических наблюдений, то норма стока определяется на основании обобщений, осуществленных по изученным рекам района (используются районные карты модуля стока, эмпирические районные зависимости модуля стока от тех или иных характеристик водосбора, метеорологических факторов) или используются уравнения водного баланса. Однако, уравнения водного баланса редко применяют поскольку трудно с достаточной степенью точности определить норму испарения с речного бассейна.
Если бассейн реки находится под влиянием интенсивной хозяйственной деятельности, которая существенно нарушает естественный гидрологический режим, определение нормы стока производят по двум расчетным схемам [85]. Первая расчетная схема предполагает приведение гидрологических рядов наблюдений к естественным однородным условиям, затем в полученное по естественному ряду значение нормы стока вводится поправка на влияние хозяйственной деятельности. Во второй схеме гидрологические ряды наблюдений приводят к бытовому стоку за весь период наблюдений в предположении, что сложившийся комплекс хозяйственной деятельности действовал с начала наблюдений, и уже по полученному ряду рассчитывают норму стока.
Построение и проверка предсказательной способности марковских моделей разного порядка
Карта модуля годового стока рек Магаданской области (рис. 3.7) была построена путем интерполяции данных табл. 3.1 с дополнением значений модуля стока рассчитанных по редукционной формуле (3.2) для 15 рек с площадями водосбора более 1000 км на неосвещенной наблюдениями части Охотского побережья.
Анализ построенной карты показывает, что распределение годового стока по территории области в общих чертах повторяет распределение годовых сумм осадков - увеличение модуля стока в направлении с северо-востока на юго-запад. В центральных районах области модуль стока лежит в пределах 6-12 л/(с-км ), на Охотском побережье - 12-20 л/(с-км ). Более высокие значения модуля стока рек Охотского побережья могут быть связаны особенностями атмосферной циркуляции и орографией местности. Влагосодержащие потоки воздуха выходят на территорию Магаданской держащие потоки воздуха выходят на территорию Магаданской области, как правило, с юга, юго-запада. Когда они доходят до водораздела между бассейнами Тихого и Северного Ледовитого океанов, значительная часть влаги выпадает в виде осадков на южных и юго-западных склонах этого водораздела. По мере дальнейшего продвижения влажных воздушных масс на северо-восток, они уже не встречают больших орографических препятствий на своем пути, поэтому в центральных районах Магаданской области меньше выпадает осадков, чем на Охотском побережье. Наличие «ядра» повышенного стока в центральных районах области с изолинией 12 л/(с-км ) объясняется тем, что реки с центром водосбора, попадающего в этот участок, начинают больше дренировать подземный сток. По мере продвижения по карте в северном, северо-восточном направлении модули стока начинают уменьшаться, так как в этом направлении идет уменьшение годового количества осадков, то есть начинает преобладать атмосферный фактор.
Для окрестностей г. Магадана в связи с высокой пространственной плотностью наблюдений была построена отдельная карта модуля годового стока в масштабе 1:200 000, карта-схема которой приведена на рис. 3.8.
Оценка точности подсчета годового стока по полученным картам показала, что среднее отклонение модуля стока рек центральных районов области снятого с карты, от модуля, рассчитанного по натурным данным, составило 6,7 %, #=0,74 л/(с-км ), а для рек Охотского побережья 3,4 % и 0,71 л/(с-км ) соответственно.
Как было показано выше, для определения годового стока рек центральных районов области целесообразно учитывать высотную поясность модуля годового стока. Карта-схема модуля годового стока (л/(с-км )) рек в окрестностях г. Магадана (оригинал карты имеет масштаб 1:200 000).
По полученным вертикальным градиентам модуля годового стока (см. табл. 3.3) величины модуля стока были приведены к высоте 800 м (табл. 3.4). Выбор этой высоты был обусловлен тем, что средняя высота водосборов большинства пунктов наблюдений за стоком находится в диапазоне 600-1000 м над уровнем моря. По полученным расчетным данным путем их пространственной интерполяции была построена карта модуля годового стока рек центральных районов Магаданской области для высоты 800 м в масштабе 1:1 000 000 (рис. 3.9).
Отток речных вод на территорию Корякского автономного округа происходит по р. Парень, его величина была определена по карте (см. рис. 3.9).
Отток речных вод в Охотское море определялся следующим образом. Для рек Гижига, Тауй модули годового стока приняты равными модулю в створах гидрологических постов, так как площади водосборов в устье и на посту отличаются незначительно, на 1,7 и 3,1 % соответственно. По карте модуля стока (рис. 3.9) были определены модули годового стока других рек Охотского побережья, непосредственно впадающих в море, и имеющих площади водосбора более 1000 км .
На остальные реки и ручьи приходится суммарная водосборная площадь 29600 км2. Количество неучтенных малых рек составляет 1757, из них 116 имеют длину 10 км и более (количество водотоков взято из [76]). Встает задача, как определить норму суммарного стока этих малых рек и ручьев. По данным о длинах 116 рек длиною 10 той и более и с водосборной пло-щадью менее 1000 клГ, помещенных в [76], по формуле редукции стока по длине рек (3.3) для каждой малой реки были рассчитаны нормы модуля стока, а затем и величины объема стока. Суммарная водосборная площадь этих рек составляет 16900 км2.
