Водный режим водохранилища Дукан
|
Введение 4
1. Физико - географические условия в районе исследования 6
1.1 Типы водохранилищ 6
1.2 Дукан - плотина 10
1.3 Ландшафтные особенности 12
1.4 Климат 15
1.5 Классификация климата 16
1.6 Осадки 17
1.9 Скорость ветра 17
1.10 Температура 17
1.11 Солнечный свет 17
1.12 Относительная влажность 18
2. Водный баланс 19
2.1 Водный баланс водохранилища Дукан 21
2.2 Уравнение водного баланса 21
2.3 Определение приходных составляющих 26
2.4 Приток воды в водоем подземным путем 26
2.5 Поступление воды за счет осадков 27
2.5 Определение расходных составляющих 27
2.6 Скорость ветра 28
2.7 Фильтрация 28
2.8 Конденсация 28
2.9 Расчет элементов водного баланса 32
3. Регулирующая способность водохранилища Дукан 33
3.1 Приток в водохранилище Дукан 33
3.1.1 Внутригодовые колебания притока 33
3.1.2 Межгодовые колебания притока 40
3.1.3 Долгопериодные колебания притока 45
3.2 Сброс из водохранилища Дукан 47
3.2.1 Внутригодовые колебания сброса 47
3.2.2 Междугодовые колебания сброса 52
3.2.3 Долгопериодные колебания сброса 53
3.3 Обобщение результатов анализа в терминах вероятной модели... 55
Заключение 59
Список литературы и ссылки 61
Приложения 63
1. Физико - географические условия в районе исследования 6
1.1 Типы водохранилищ 6
1.2 Дукан - плотина 10
1.3 Ландшафтные особенности 12
1.4 Климат 15
1.5 Классификация климата 16
1.6 Осадки 17
1.9 Скорость ветра 17
1.10 Температура 17
1.11 Солнечный свет 17
1.12 Относительная влажность 18
2. Водный баланс 19
2.1 Водный баланс водохранилища Дукан 21
2.2 Уравнение водного баланса 21
2.3 Определение приходных составляющих 26
2.4 Приток воды в водоем подземным путем 26
2.5 Поступление воды за счет осадков 27
2.5 Определение расходных составляющих 27
2.6 Скорость ветра 28
2.7 Фильтрация 28
2.8 Конденсация 28
2.9 Расчет элементов водного баланса 32
3. Регулирующая способность водохранилища Дукан 33
3.1 Приток в водохранилище Дукан 33
3.1.1 Внутригодовые колебания притока 33
3.1.2 Межгодовые колебания притока 40
3.1.3 Долгопериодные колебания притока 45
3.2 Сброс из водохранилища Дукан 47
3.2.1 Внутригодовые колебания сброса 47
3.2.2 Междугодовые колебания сброса 52
3.2.3 Долгопериодные колебания сброса 53
3.3 Обобщение результатов анализа в терминах вероятной модели... 55
Заключение 59
Список литературы и ссылки 61
Приложения 63
Водохранилище - это искусственный водоем, созданный для накопления и последующего использования воды и регулирования стока.
Сооружение водохранилищ - пример техногенного вмешательства в природу в условиях неравномерного, естественного распределения водных ресурсов в пространстве и особенно во времени. Водохранилища решают целый ряд важнейших социально-экономических задач, удовлетворяя потребности человека в воде или защищая его от водной стихии.
Гидрологический режим водохранилищ управляется человеком, который выбирает заранее нужные параметры водоема и технические приемы его эксплуатации. Многие черты гидрологического режима водохранилищ определяются хозяйственными потребностями и регулируются. Вместе с тем искусственно созданные водоемы начинают участвовать в круговороте воды в речных системах, оказываются под влиянием комплекса природных факторов и подчиняются закономерностям, свойственным естественным водным объектам - рекам и особенно озерам.
Водохранилища своеобразные водные объекты, новый природно-техногенный компонент ландшафта. Они преобразуют режим рек, влияют на окружающую среду. Потребности практики заставляют изучать режим водохранилищ, разрабатывать стратегию рационального управления ими, принимать меры на предотвращение негативных факторов сооружений этих водоемов. Поэтому вполне правомочно говорить о новом разделе, т.е. о возникновении нового раздела в гидрологии - гидрологии водохранилищ.
Водохранилища могут быть подразделены на типы по характеру ложа, способу его затопления водой, географическому положению, месту в речном бассейне, характера регулирования стока.
Цель работы - выявить особенности водного режима водохранилища Дукан.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи.
1- Собрать фактический материал;
2- Рассчитать водный баланс водохранилища Дукан;
3- Оценить регулирующую способность водохранилища Дукан.
Для решения поставленных задач использовалась следующая информация:
1- среднемесячные значения расходов реки Малый Заб;
2- среднемесячные значения сброса из водохранилища Дукан, за период с 1976 по 2014 гг;
3- среднегодовые значения уровня воды в водохранилище Дукан;
4- среднегодовые значения испарения в водохранилище;
5- среднегодовые значения осадков.
Сооружение водохранилищ - пример техногенного вмешательства в природу в условиях неравномерного, естественного распределения водных ресурсов в пространстве и особенно во времени. Водохранилища решают целый ряд важнейших социально-экономических задач, удовлетворяя потребности человека в воде или защищая его от водной стихии.
Гидрологический режим водохранилищ управляется человеком, который выбирает заранее нужные параметры водоема и технические приемы его эксплуатации. Многие черты гидрологического режима водохранилищ определяются хозяйственными потребностями и регулируются. Вместе с тем искусственно созданные водоемы начинают участвовать в круговороте воды в речных системах, оказываются под влиянием комплекса природных факторов и подчиняются закономерностям, свойственным естественным водным объектам - рекам и особенно озерам.
Водохранилища своеобразные водные объекты, новый природно-техногенный компонент ландшафта. Они преобразуют режим рек, влияют на окружающую среду. Потребности практики заставляют изучать режим водохранилищ, разрабатывать стратегию рационального управления ими, принимать меры на предотвращение негативных факторов сооружений этих водоемов. Поэтому вполне правомочно говорить о новом разделе, т.е. о возникновении нового раздела в гидрологии - гидрологии водохранилищ.
Водохранилища могут быть подразделены на типы по характеру ложа, способу его затопления водой, географическому положению, месту в речном бассейне, характера регулирования стока.
Цель работы - выявить особенности водного режима водохранилища Дукан.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи.
1- Собрать фактический материал;
2- Рассчитать водный баланс водохранилища Дукан;
3- Оценить регулирующую способность водохранилища Дукан.
Для решения поставленных задач использовалась следующая информация:
1- среднемесячные значения расходов реки Малый Заб;
2- среднемесячные значения сброса из водохранилища Дукан, за период с 1976 по 2014 гг;
3- среднегодовые значения уровня воды в водохранилище Дукан;
4- среднегодовые значения испарения в водохранилище;
5- среднегодовые значения осадков.
В настоящей работе выполнен анализ многолетних и внутригодовых колебаний водности водохранилища Дукан с использованием данных среднегодовых, среднемесячных расходов воды, а также извлеченных из них ежегодных последовательностей значений для характерных месяцев года.
Привлекались данные по среднегодовым значениям испарения и осадкам в водохранилище. Период наблюдений составил с 1976 по 2014 годы.
Многолетние колебания анализировались по традиционно используемым данным среднегодовых расходов воды, а также по ежегодным последовательностям значений для характерных месяцев года. Ежегодные последовательности рассматривались как стационарные случайные процессы. Для установления многоводных и маловодных лет в стоке анализируемой реки привлекался квантильный анализ данных. В качестве основных вероятностных характеристик использовались квантили х,„,„, x0.25, x0.5, x0.75, xmaxи основанные на них другие расчетные параметры.
Для выделения трендов на отрезках локальной нестационарности использовалась низкочастотная фильтрация Баттерворта.
Выполненный анализ показал, что в водохранилище Дукан, многоводные условия притока пришлись на 1982, 1985, 1988,1992-1995,1998,2004 гг.; Маловодные условия пришлись на 1977, 1979, 1980,1986, 1990, 1996,2007,2013 гг. Наблюдались также экстремальный многоводный год: 1988 г. Экстремальных маловодных лет не было. А многоводные условия сброса пришлись на 1978,1985,1988, 1992-1994,2003-2004 гг; маловодные условия сброса пришлись на 1976,1979,1980,1986,1990, 1996, 2005,2010 гг. Экстремально многоводный год - 1988.
Внутригодовые колебания стока реки анализировались по реализациям среднемесячных расходов воды, которые рассматривались как периодически коррелированные случайные процессы. В качестве основных вероятностных характеристик внутригодового хода использовались оценки математического ожидания m(t), дисперсии D(t), корреляционных зависимостей внутригодовой K*(t,i), при т=1 месяц и межгодовой K*(t,T), при т=1 год изменчивости.
Выполненный анализ показал, что для водохранилища Дукан, ежегодно в октябре наблюдается увеличение расходов воды в реке, которое продолжается до июня. При этом максимальный расход воды приходится на март. Минимальный расход воды наблюдается с июля по октябрь.
Из года в год меняется амплитуда внутригодового хода. Такой вид изменчивости целесообразно анализировать методом теории периодически коррелированых случайных процессов (ПКСП).
Оценки корреляционных зависимостей внутригодовой изменчивости притока К (t, т), т=1 месяц (рисунок 3.1.1.3) не затухают внутри года для всех месяцев, практически симметричны, однотипны и значимы для апреля - августа - периода летней межени. Асимметричность связей «вперед» и «назад» нарушается для периода половодья.
Обобщение полученных в результате анализа сведений о внутригодовой и межгодовой колебаний речного стока в терминах модельных процессов авторегрессии первого порядка АР (1) позволяет оценить регулирующую способность водохранилищ.
Таким образом, регулирующая роль водохранилища Дукан проявляется внутри года, и заключается в перераспределении стока с зимнее-весеннего периода (половодья) на летнее - осенний (межень), когда вода необходима на различные хозяйственные нужды (выработка электроэнергии, орошение и т.д.), а многолетнее регулирование практически отсутствует.
Привлекались данные по среднегодовым значениям испарения и осадкам в водохранилище. Период наблюдений составил с 1976 по 2014 годы.
Многолетние колебания анализировались по традиционно используемым данным среднегодовых расходов воды, а также по ежегодным последовательностям значений для характерных месяцев года. Ежегодные последовательности рассматривались как стационарные случайные процессы. Для установления многоводных и маловодных лет в стоке анализируемой реки привлекался квантильный анализ данных. В качестве основных вероятностных характеристик использовались квантили х,„,„, x0.25, x0.5, x0.75, xmaxи основанные на них другие расчетные параметры.
Для выделения трендов на отрезках локальной нестационарности использовалась низкочастотная фильтрация Баттерворта.
Выполненный анализ показал, что в водохранилище Дукан, многоводные условия притока пришлись на 1982, 1985, 1988,1992-1995,1998,2004 гг.; Маловодные условия пришлись на 1977, 1979, 1980,1986, 1990, 1996,2007,2013 гг. Наблюдались также экстремальный многоводный год: 1988 г. Экстремальных маловодных лет не было. А многоводные условия сброса пришлись на 1978,1985,1988, 1992-1994,2003-2004 гг; маловодные условия сброса пришлись на 1976,1979,1980,1986,1990, 1996, 2005,2010 гг. Экстремально многоводный год - 1988.
Внутригодовые колебания стока реки анализировались по реализациям среднемесячных расходов воды, которые рассматривались как периодически коррелированные случайные процессы. В качестве основных вероятностных характеристик внутригодового хода использовались оценки математического ожидания m(t), дисперсии D(t), корреляционных зависимостей внутригодовой K*(t,i), при т=1 месяц и межгодовой K*(t,T), при т=1 год изменчивости.
Выполненный анализ показал, что для водохранилища Дукан, ежегодно в октябре наблюдается увеличение расходов воды в реке, которое продолжается до июня. При этом максимальный расход воды приходится на март. Минимальный расход воды наблюдается с июля по октябрь.
Из года в год меняется амплитуда внутригодового хода. Такой вид изменчивости целесообразно анализировать методом теории периодически коррелированых случайных процессов (ПКСП).
Оценки корреляционных зависимостей внутригодовой изменчивости притока К (t, т), т=1 месяц (рисунок 3.1.1.3) не затухают внутри года для всех месяцев, практически симметричны, однотипны и значимы для апреля - августа - периода летней межени. Асимметричность связей «вперед» и «назад» нарушается для периода половодья.
Обобщение полученных в результате анализа сведений о внутригодовой и межгодовой колебаний речного стока в терминах модельных процессов авторегрессии первого порядка АР (1) позволяет оценить регулирующую способность водохранилищ.
Таким образом, регулирующая роль водохранилища Дукан проявляется внутри года, и заключается в перераспределении стока с зимнее-весеннего периода (половодья) на летнее - осенний (межень), когда вода необходима на различные хозяйственные нужды (выработка электроэнергии, орошение и т.д.), а многолетнее регулирование практически отсутствует.