Введение 3
1. Краткая физико-географическая и климатическая характеристика района исследований 5
1.1. Географическое положение 5
1.2. Рельеф и геологическое строение 5
1.3. Почвы и растительный покров 7
1.4. Гидрогеология 8
1.5. Общая характеристика гидрографической сети 9
1.6. Климат 10
1.6.1. Температура воздуха 11
1.6.2. Радиационный баланс 17
1.6.3. Осадки 17
1.6.4. Влажность воздуха 23
1.6.5. Ветер 23
1.6.6 Оценка трендов в рядах метеорологических характеристик 23
2. Водный режим рек юго-западной части Северного края 25
3. Особенности формирования минимального летне-осеннего
4. Оценка однородности и стационарности рядов минимального 29
летне-осеннего стока
4.1. Исходные данные 29
4.2. Оценка значимости временных трендов 31
4.3. Оценка однородности по критериям Стьюдента и Фишера 33
4.4. Проверка рядов на наличие выбросов 36
5. Расчет минимальных расходов по неоднородным выборкам... 44
Заключение 47
Список использованных источников 48
Приложения 50
Магистерская работа посвящена расчету минимальных расходов воды рек Северо-Западного федерального округа в условиях антропогенной на-грузки на речные водосборы и меняющегося климата.
Если гидрологический ряд состоит из элементов (например, расходов или уровней воды) различного генетического происхождения, то это может быть причиной так называемых «выбросов».
Например, в рядах минимального 30-суточного летне-осеннего стока встречаются очень дождливые годы, когда один паводок сменят другой и межень практически отсутствует. В этом случае минимумы дождливых лет могут превышать минимумы засушливых лет в десятки раз.
Здесь мы сталкиваемся с, так называемой, генетической неоднородностью ряда и эмпирическая кривая обеспеченностей резко уходит вверх в области максимальных значений. Такие кривые невозможно аппроксимировать традиционными кривыми Пирсона III типа или Крицкого-Менкеля, и в данной ситуации допустимо использовать усеченные кривые обеспеченностей.
При построении нижней части кривой обеспеченностей на первом этапе из ряда наблюдений исключаются расходы, которые резко отклоняются от эмпирической кривой обеспеченностей в ее верхней части. Нормативные документы [18-19] рекомендуют выполнять эту процедуру с использованием критериев Диксона и Смирнова-Граббса, обобщенных на случай асимметричных и автокоррелированных рядов. Однако наличие выбросов приводит к искажению статистических характеристик исследуемого ряда и оценки коэффициентов асимметрии и автокорреляции становятся крайне ненадежными.
В настоящей работе для выявления резко отклоняющихся значений использовался критерий, разработанный на кафедре гидрологии суши РГГМУ [13] - медианный Z-критерий. Проведено сравнение результатов расчета с использованием всех перечисленных критериев.
Усеченные кривые обеспеченностей строились на основе ординат распределения Крицкого-Менкеля.
В качестве объекта исследований рассматривались ряды минимальных 30-суточных летне-осенних расходов воды рек правобережной части бассейна р. Северной Двины. В этом районе минимумы дождливых лет превышают минимумы засушливых лет в несколько десятков раз.
В процессе выполнения работы получены следующие результаты:
1. Отобраны ряды минимальных 30-суточных расходов воды рек правобережной части бассейна Северной Двины, в которых содержатся резко отклоняющиеся значения, так называемые «выбросы».
2. Проведена проверка рядов на наличие трендов. Установлено, что в исследуемых рядах значимые тренды отсутствуют.
3. Проведена проверка рядов на однородность с использованием критериев Стьюдента и Фишера. Опровержений гипотезы об однородности по критерию Стьюдента не выявлено.
По критерию Фишера гипотеза об однородности опровергается в 38% случаев.
4. Проведена проверка рядов на наличие выбросов с использованием критериев Диксона, Смирнова-Граббса и медианного Z-критерия. При этом наиболее корректно выбросы выявляются при помощи Z- критерия.
5. Показано, что применение усеченных кривых в большинстве случаев позволяет отказаться от использования сглаженных эмпирических кривых обеспеченностей и избежать субъективизма при расчетах минимального стока в случае генетической неоднородности рядов.
