Введение к работе
Диссертационная работа выполнена автором в Лаборатории математического моделирования гидрологических процессов Государственного гидрологического института. Работа представляет собой практическую реализацию «Стохастической Модели Погоды» в раыках детерыинированно-стохастического моделирования стока на примере трех речных бассейнов, расположенных в различных природных зонах.
Актуальность темы
При решении различного рода задач в гидрологии нередко стоит необходимость получения кривых распределения расходов воды. Часто ситуация осложняется недостаточностью данных о расходах воды, тогда как наблюдения за метеорологическими элементами являются более продолжительными и более распространенными по территории. В условиях глобального изменения климата встала задача оценки статистических параметров гидрологических характеристик в новых условиях. Видимо гидрологические характеристики также претерпят изменения при проведении таких мероприятий, как искусственное создание осадкообразукщих облаков, используемое в сельском хозяйстве и гидроэнергетике. Все это должно быть обеспечено простым аппаратом, позволяющим оценивать параметры распределения стока в новых условиях.
Цель работы
Целью настоящей работы является создание и практическая реализация Стохастической Модели Погоды (СМП) и последующее детерминированно-стохастическое (ДС) моделирование, основанное на базе СМП и ранее разработанной детерминированной модели
формирования стока "Гидрограф". Итогом ДС-моделирования является набор кривых распределения различных стоковых характеристик.
Основные задачи:
участие в конструировании и создание программной версии СМП;
Участие в получении алгоритмов и составление пакета программ для оценки параметров СМП;
оценка параметров СМП для трех речных бассейнов;
проведение моделирования с получением кривых распределения характеристик стока для трех речных бассейнов, расположенных в различных географических зонах,
оценка результатов моделирования.
Методическая основа
ДС-моделирование, представленное в данной работе, использует идею композицноннного метода, которая состоит в определении кривых распределения функции через кривые распределения аргументов. При реализации стохастической задачи использованы все возможности остаться в рамках гауссовости и марковости. Это позволило пользоваться всеми привилегиями нормального распределения и навести в системе корреляционные связи исключительно за счет установления таковых между ближайшими соседями по полю точек или смежными членами временных рдцов. Дополнительные возможности дало использование гипотезы стационарных случайных процессов и однородности и изотропности случайных полей. Моделирование величин метеорологических элементов проводится методом Монте Карло и осуществляется для системы точек, удаленных друг от друга на одинаковые расстояния (гексагональная сетка). Максимальное число
соседних точек, принимаемое во внимание при моделировании для каждой отдельной точки, не превышает трех.
Научная вовюна
Продемонстрирована работоспособность СМП и
детерминированной модели формирования стока «Гидрограф».
Произведена оценка статистических параметров кривых
распределения, временных и пространственных корреляционных
функций, аппроксимаций годового хода метеорологических
элементов для бассейнов рек, лежащих в различных физико-
географических зонах и охватывающих большой диапазон размеров
площади водосбора. Сделана попытка проследить закономерности
распространения статистических параметров по территории
бассейнов в зависимости от орографии и широтной протяженности.
Представляемая СМП позволяет получать непрерывные
последовательности суточных величин осадков, температуры и относительной влажности воздуха для системы репрезентативных точек, назначенных для каждого бассейна. Разработанные в ГГИ динамическая модель формирования стока "Гидрограф" и СМП представляют систему, которая может быть положена в основу методов гидрологических расчетов нового поколения.
Практическая значимость
Детерминированночггохастическая модель на базе модели "Гидрограф" и СМП позволяет определять результаты воздействия планируемой антропогенной деятельности на водные объекты (в том числе, актуальное в настоящее время глобальное изменение климата), выявление значимых для функционирования водной системы факторов и характер их влияния на эту систему, определение или уточнение параметров распределения стоковых характеристик на неизученных или слабо изученных реках. Актуальность и важность решения перечисленных задач имеют место при проектировании, в
И в раде других приложений. Таким образом, представленная детерминировашо-стохастическая модель является основой гидрологических расчетов нового поколения, уже в недалеком будущем.
Апробация работа
Основные результаты работы были доложены на семинарах Лаборатории математического моделирования процессов формирования стока ГГИ, на Итоговых Сессиях ученого Совета ІТИ (1996 г., 1998 г.), на конференции молодых ученых гидрометеослужбы стран СНГ (1999 г., Москва), на международной конференции Stochastic Models of hydrological processes and then applications to problems of environmental preservation (1998 г., Москва)
Публикации
По теме диссертации; оггубликоваяо 3 печатных работы, подготовлены разделы в двух научных отчетах (1996 г., 1998 г.), две работы сданы в печать.
Структура в объем работы
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и содержит 112 страниц текста, 70 рисунков, 4 таблицы и 8 приложений. Слисок литературы включает 67 наименований, из них 20 - зарубежных авторов.