Введение к работе
Актуальность исследовании. Интерес к водным проблемам привлекает все большее внимание ученых в нашей стране н за рубежом. Это объясняется как увеличивающимся спросом на воду со стороны различных отраслей развивающейся экономики, так и возрастающим беспокойством об охране источников пресной воды. Современное и будущее хозяйство страны немыслимо без существования крупных водохозяйственных систем и их объединений.
В частности, в Приморском крае развитие экономики лимитируется водным фактором, большим несоответствием сезонных, а также многолетних колебаний стока и режимом водопотреблешм, что влечет за собой необходимость в регулировании стока рек водохранилищами. В итоге резко возрастают требования к научной обоснованности водохозяйственных мероприятий. Особую значимость этот вопрос приобретает б условиях строительного проектирования на реках со слабо гоученяым и неизученным стоком води. Первостепенное значение при этом имеет количественная оденка годовой водности рек, определяющая потенциальные водные ресурсы и водообеспеченность территории (длу ыбора оптимального варианта вложения средств в освоение водных ресурсов).
В свое время была выполнена оценка средней водности рек Приморского края, представленная в "Ресурсах поверхностных вод СССР". Обобщения параметров стока в многолетнем и пространственном разрешении были даны по гидрометрическим наблюдениям до 1958-1970 годов, при этом использовалась информация ограниченного количества станций.
В связи с этим возникла необходимость в уточнении основных статистических параметров кривых обеспеченности годового стока для максимально возможного количества гидрологических створов за весь период инструментальных наблюдений. Й на основании полугенных таким образом более надежных материалов разработать способы расчета годового стока для
неизученных и слабоизученных рек, ориентированные на предоставляемую стандартной гидрометеорологической сетью информацию.
Цель и задачи исследования. На основании обобщений материалов длительных наблюдений за годовым стоком воды (включая последние десятилетия) получить методики расчета основных статистических параметров кривых распределения- вероятностей годового стока, дающих возможность гидрологического обоснования водохозяйственных проектов при отсугствии И слабой изученности режима рек в своеобразных природных условиях Приморского края. В соответствии с поставленной целью задачами исследования являются:
анализ природных условий обусловливающих формирование стока;
исследование современного состояния изученности и методической обоснованности расчетов годового стока;
- определение основных статистических параметров кривой распределения
вероятностей годового стока по длительной гидрометрической информации для
выполнения пространственных обобщений, разработки и проверки
эффективности предлагаемых расчетных схем на слабо изученных и
неизученных реках;
- анализ цикличности многолетних колебаний годоеого стока для
установления репрезентативного периода при расчете нормы ка реках с
недостаточно изученным режимом я для районирования территории по
синфазности колебаний стока. Приведение коротких стоковых рядов к
расчетной выборке;
апробирование метода расчета годовых расходов воды при ограниченности гидрометрической информации (<10 лет);
разработка метода оценки расчетных характеристик годового стока рек при отсутствии по ним материалов наблюдений.
Методика исследования. Решение поставленной задачи базируется на методе аналогии, являющемся частью географо-гидрологического направления,
; применением аппарата математической статистики и теории вероятностей. Цдя рек с короткой гидрометрической информацией (л<10 лет) использован ііетод корректировки водности, основанный на предположении равенства v^oдyлышx коэффициентов годового стока в пунктах водохозяйственной ,'становки и гидрометсташши. На неизученных реках использован метод, заработанный К.П.Бобрик дгш вычисления месячного притока воды к зодохранилищам.
Все расчет;,!, численные эксперименты, графики и рисунки выполнялись іа персональном компьютере с использованием специального программного збеспечения: Microsoft Word 97; Microsoft Excel 97; Paint.
Научная новизна.
На основашш проведенных расчетов по гидрометрическим материалам 'для 73 гидрологических створов) за период инструментальных наблюдений (с момента основания поста по 1993 г. включительно) получены следующие тучные результаты:
-
Выделены циклы в многолетних колебаниях годовых расходов воды; жполнено их сопоставление с ходом годовых сумм осадков, которое выявило ;оответствие колебаний этих характеристик. Это позволило уточнить, ранее троведенкое, районирование стока по синфазности колебаний в многолетнем шрезе и впервые принять для всех рек края единый репрезентативный период.
-
Впервые выполнено районирование территории края по соотношению соэффициентов асимметрии и вариации по данным постов, для которых период іабліодений составляет 40 лет и более. Для практического применения в ;ависимости от района расположения пункта исследования рекомендовано три исчетных.зкачения оцениваемого соотношения: 1,0; 1,5 и 2,5.
-
Модифицирован и апробирован в конкретных региональных условиях, іредложешшй в предыдущих нормативных документах (СН 435-72) и не іашедший отражения в последующих (СНиІЇ 2.01.14-83), метод расчета, по :ороткой исходной выборке (10 и менее лет), годовых расходов воды за
многолетний период. Численные эксперименты выполнены на основе географо-статистического обобщения гидрометрических наблюдений за репрезентативную выборку.
4. Разработана схема моделирования многолетних рядов годового стока в
створе проектируемой плотины по огранігченнои гидрометрической
информации (1 год).
-
Впервые предложена методика определения статистических параметров кривых распределения ежегодных вероятностей превышения для неизученных водотоков, с использованием коэффициентов отношения площадей водосборов, позволяющая восстанавливать ряды наблюдений за годовыми расходами воды. Эффективность модели проверена на независимом гидрометрическом материале.
-
Для облегчения выбора реки-аналога статистически выделены однородные по условиям формирования стока районы. Впервые представлены в графическом виде районные зависимости коэффициентов водности (ЛГ-) от
коэффициентов отношения площадей водосборов (Кр\ которые позволяют в первом приближении оценить норму годового стока в условиях полного отсутствия исходной информации в створе проектирования. На защиту выносится:
1. Уточненная оценка стока рек Приморского края за многолетний
период, обусловленная дополнительной выборкой в 30 лет и районирование
территории по соотношению CsfCv;
-
Синфазность колебаний годового стока рек в многолетнем разрезе;
-
Модифицированный и апробированный метод расчета годовых расходов воды при короткой выборке, основанный на коэффициенте корректировки водности;
4. Аналитический и графический методы расчета годовых расходов воды
по коэффициенту соотношения площадей водосборов.
Практическая ценность работы.
Выполненное исследование представляет собой характеристику режима годового стока рек Приморского края на настоящий момент и дает возможность определения норматавнообеспеченных расходов водьі. Материалы данной работы могут найти прігменение при гидрологическом обосновании водохозяйственных расчетов (в частности при регулировании низкого стока до уровня гарантированной отдачи), при составлении расчетных схем использования стока, оценке водообеспеченносги территории, а также при решении ряда других задач в условиях недостаточной гидрометеорологической изученности Приморского края.
Представляемая работа выполнена в рамках проекта НИОКР ФЦП 'Защита от наводнений населенных пунктов, народно-хозяйственных объектов, сельскохозяйственных и других ценных земель в Приморском крае на 1995-2000 годы" н "Пособия по гидрологическому обоснованию и расчету сезонной змкости водохранилищ" составленного коллективом сотрудников ДальНИИВХ я кафедры гидрологии суши и охраны , водных ресурсов ДВГУ при непосредственной участии автора диссертации в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации № 573 от 23.04.94 г. и тостановлением Администрации Приморского края № 288 от 16.06.94 г. о разработке целевой территориальной программы "Обеспечение населения Приморского края питьевой водой".
Результаты работы используются в учебном процессе при изучении пудентами отделения гидрологии суши (Институт окружающей среды ДВГУ) сурсов "Гидрологические расчеты" и "Водохозяйственные расчеты".
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на іаучкьіх конференциях преподавателей и студентов Дальневосточного осударственного университета в 1998 и 1999 гг.; на научно-технических :онференциях ДВГТУ (Владивосток, 1997, 1998); на IV Международном іеждисциплинарном научном симпозиуме (Хабаровск, 1998); на научном
семинаре в ДальНИИВХ. Работа рассмотрена и одобрена на кафедре гидрологии суши и охракы водных ресурсов Дальневосточного государственного университета в 1999 г., на Ученом Совете геофизического факультета Дальневосточного государственного университета в 1999 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 159 с. состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 129 наименований. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, включая 24 таблицы и 21 рисунок.
