Введение к работе
Актуальность работы и состояние исследований. На равнинных реках Западной Сибири в годы с высоким половодьем уровни воды поднимаются на несколько метров. В условиях плоского рельефа каждый метр подъема уровня приводит к подтоплению и затоплению обширных территорий, к ухудшению естественного дренирования и заболачиванию. Важное практическое значение получают исследования, направленные на разработку методов прогноза характеристик весеннего половодья и, в первую очередь, на повышение точности прогнозов максимальных уровней воды в целях своевременного информирования населения, административных органов и органов МЧС об угрозе наводнений.
Первые исследования в этом направлении для рассматриваемой территории выполнены Г.В. Павленко (1958) и Д.А. Бураковым (1965 - 1978). С тех пор накопился тридцатилетний ряд гидрометеорологических наблюдений, и возникла необходимость дальнейшего углубленного изучения условий формирования весеннего половодья и разработки современных методик его прогноза.
Цель работы: исследовать условия формирования весеннего половодья и разработать методики долгосрочного прогноза его объема и максимальных уровней воды на реках южнотаежного, лесостепного и степного междуречья Оби и Иртыша.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
Оценить стокоформируюшую роль основных ландшафтных местностей рассматриваемой территории.
Выполнить оценку водно-балансовых характеристик весеннего половодья и рассмотреть закономерности их распределения по территории Обь-Иртышского междуречья.
Исследовать многолетние колебания осадков, стока и современные тенденции их изменения на фоне изменчивости характеристик циркуляции атмосферы.
Исследовать возможности реализации гидросиноптического подхода к прогнозу стока весеннего половодья.
На основе математических методов оценить параметры водно-балансовых зависимостей и разработать методики прогноза стока весеннего половодья и максимальных уровней воды малых и средних рек исследуемой территории.
Объект исследования: весеннее половодье на реках южнотаежного, лесостепного и степного междуречья Оби и Иртыша.
Предмет исследования: физико-статистические зависимости для прогноза характеристик весеннего половодья.
Методы исследования:
Географо-гидрологический метод, позволяющий, установить закономерности формирования и пространственно-временного распределения характеристик стока весеннего половодья с учетом влияния физико-географических условий.
Математические методы обработки гидрометеорологической информации и установления прогностических зависимостей, включающие методы статистики и оптимизации, а также программные средства обработки данных (Microsoft Excel, STATISTICA).
Исходной информацией явились материалы многолетних гидрометеорологических наблюдений Западно-Сибирского УГМС (1936-2005 гг) и многочисленные литературные источники.
Научная новизна работы заключается в следующем.
Для междуречья Оби и Иртыша исследованы временные колебания речного стока, атмосферных осадков и запасов воды в снежном покрове, установлены их связи с характеристиками циркуляции атмосферы, показаны современные тенденции их изменения.
Исследованы возможности реализации гидросиноптического подхода к прогнозу стока весеннего половодья с учетом показателей развития макроциркуляционных процессов по Вангенгейму - Гирсу, индекса интенсивности зонального переноса над внетропической зоной Северной Атлантики (Jnao), повторяемости барических образований (циклонов и антициклонов) по В.П. Горбатенко и др.
Представлены результаты исследования характеристик водного баланса весеннего половодья, которые уточняют выводы предшествующих исследований.
Обоснованы физико-статистические водно-балансовые зависимости для прогноза стока талых вод, установлена связь их параметров с условиями ландшафта.
5. Разработаны методики прогноза максимальных уровней воды.
Практическая значимость работы. Прогнозы элементов весеннего половодья
на реках Обь-Иртышского междуречья важны для большинства сфер деятельности человека на данной территории. Результаты работы найдут применение в Западно-Сибирском УГМС при разработке прогнозов максимальных уровней воды на реках Обь-Иртышского междуречья. Они могут быть полезны при проектировании мелиорации земель, в инженерно-экологических изысканиях, в строительном проектировании, в организации рыбохозяйственного комплекса.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на конференциях: «Ломоносов-2005» (Москва, 2005), «Сибирское совещание по климатоэкологическому мониторингу» (Томск, 2007, 2009), в СибНИГМИ (Новосибирск, 2007), на ежегодных конференциях студентов и молодых ученых НГПУ (2000-2010).
Материалы диссертационной работы используются автором при проведении занятий по курсам: «Учение о гидросфере», «Физическая география» в институте естественных и социально-экономических наук Новосибирского государственного педагогического университета на кафедре физической географии и туризма.
По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 2 в реферируемых изданиях - в журналах «Вестник Томского государственного университета», «География и природные ресурсы».
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы (154 наименования) и приложения. Общий объем работы составляет 197 страниц, включая 62 таблицы и 31 рисунок, и 25 страниц приложения.
В главе 1 рассмотрены физико-географические факторы и закономерности формирования стока. Глава 2 посвящена комплексному исследованию пространственно-временных закономерностей многолетних колебаний атмосферных осадков (за год, теплый и холодный периоды) и стока (годового, весеннего половодья, за октябрь).
В главе 3 рассматриваются физико-статистические водно-балансовые зависимости для прогноза стока талых вод, устанавливается связь их параметров с условиями ландшафта. В четвертой главе разработаны методики прогноза стока талых вод и максимальных уровней воды весеннего половодья. В заключении подведены итоги исследования, сформулированы основные выводы.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность доктору географических наук, профессору Дмитрию Анатольевичу Буракову за научное руководство работой, поддержку, понимание во время написания диссертации; заведующей кафедрой физической географии и туризма ИЕСЭН НГПУ к.г.н., доценту Нине Васильевне Гуляевой и всему коллективу кафедры. В процессе работы над диссертацией автор пользовался консультациями к.ф.-м.н., главного научного сотрудника ЗапСиб-НИГМИ Галины Михайловны Виноградовой и доктора географических наук профессора Валентины Петровны Горбатенко (каф. метеорологии Томского ГУ), и выражает им искреннюю признательность за помощь и поддержку.
