Введение
1. Физико-географическое описание бассейна р. Урал 5
1.1 Гидрологическая изученность 5
1.2 Гидрологические характеристики бассейна 7
1.3 Физико-географическое описание гидрологических постов бассейна реки
Урал на территории Оренбургской области 11
1.4 Описание расчетного поста ГП Березовский 18
2. Методы учета стока 20
2.1. Методы учета стока рекомендованные наставлением 20
2.1.1 Учет стока при свободном русле 20
2.1.2 Учет стока при ледовых явлениях 22
2.1.3 Учет стока в период зарастания русла 26
2.2 Современные методы учета стока 33
2.2.1 Регрессионно-гидравлические модели 33
2.2.2 Методы основанные на использовании параметра Великанова 58
3. Анализ результатов расчетов 62
Заключение 69
Список использованных источников 71
Приложение -Графики стока воды в период зарастания русла, подсчитанные с
помощью параметра Великанова.
Сток - одна из самых важных гидрологических характеристик, которой уделяется особое внимание специалистов, работающих на гидрологической сети Росгидромета и потребителей водных ресурсов. Данная характеристика имеет огромное значение, как для общей оценки водных ресурсов, так и для использования результатов наблюдений в целях научных обобщений, а также для решения прикладных хозяйственных задач. Поэтому особую важность в получении стока воды имеет точность результатов измерений, зависящих от соблюдения методик как при наблюдениях на гидрологической сети, так и при расчетах[1]. Различные климатические условия и неоднородность фаз водного режима, как по количественным, так и по временным значениям, особенно на территории нашей страны, существенно осложняют работы проводимые для получения тех или иных гидрологических характеристик. Особенно усложняются работы во время весеннего половодья и дождевых паводков, а также в переходные периоды, когда измерение расходов порой практически невозможно. Недостаточность измеренных данных может привести к неточности расчетов. Поэтому многие авторы прикладывают немалые усилия в разработке более усовершенствованных моделей и методов учета стока, с целью повышения достоверности полученных данных. В данной работе проведен расчет стока по традиционным методам, указанных в наставление гидрометеорологическим станциям и постам, а также современным метод ам и моделям. Из современных методов, особое внимание было уделено разработкам указанным в новом РД 52.08.915-2021 «Обработка и обобщение данных наблюдений за стоком воды на реках и каналах при подготовке справочных изданий водного кадастра», разработанным Федеральным государственным бюджетным учреждением «Государственный гидрологический институт» и методам подсчета стока зарастающего русла с учетом параметра Великанова.
Для этой цели был произведен расчет стока по вышеперечисленным метода по данным гидрологического поста Березовский, за период с 2013 по 2022 годы.
Актуальность исследования заключается в обеспечении надежности и усовершенствовании методов используемых в работе по учету стока.
Целью работы является: применение нескольких методов подсчета стока по данным одного гидрологического поста и сравнение полученного результата с последующей оценкой и предоставлением рекомендаций.
Предметом исследования является гидрологический режим реки Урал, особенности подсчета стока по различным методам на основании данных одного гидрологического поста за десятилетний период.
Объекты исследования: сток реки Урал по ГП Березовский и методы его учета.
Исходными данными послужили материалы наблюдений гидрологического роста Березовский Оренбургского ЦГМС - филиала «Приволжское УГМС».
В ходе работы проведена оценка гидрологической изученности бассейна реки Урала.
По итогам выполненных расчетов стока традиционными методами прописанным в наставлении, а также усовершенствованными современными методами в соответствии с новым РД 52.08.915-2021 «Обработка и обобщение данных наблюдений за стоком воды на реках и каналах при подготовке справочных изданий водного кадастра», разработанный Федеральным государственным бюджетным учреждением «Государственный гидрологический институт» и методами подсчета стока в период зарастания русла с учетом параметра Великанова, можно сделать следующие выводы:
Современные методы учета стока с помощью моделей РГМ дают результат практически идентичный, полученному с помощью методов наставления, за исключением небольшой разницы значений расходов в период дефицита измерений, что связанно с большим количеством моделей, для восстановления недостающей информации. Использование моделей РГМ, в том числе в соответствии с РД расширяет функционал при расчете стока в различных условиях, особенно при малом количестве измерений.
В новом РД[17] вместо поправок к уровням воды Н, как в способе Стаута, используется более информативная величина - поправки к расходам, а точнее их относительные значения q. Преимущество использования для анализа изменения ПСР относительных значений ИРВ от КР по сравнению с переходными коэффициентами заключается в следующем: РД 52.08.915-2021 14 - характеристики пропускной способности русла, представленные временным рядом относительных отклонений q(t), выражены относительными значениями и совокупно отражают погрешности измерения расходов воды и факторы, определяющие нарушение однозначности КР, и поэтому могут быть основой при оценке однозначности КР - для анализа и расчета характеристик ПСР при использовании временных рядов q(t) применимы различные методы интерполяции и экстраполяции случайных временных рядов.
Расчет стока зарастающего русла с помощью параметра Великанова позволяет количественно оценивать изменения гидрологических характеристик пропускной способности русла, в отличии, от применяемых на сети методов, которые во многом опираются на опыт специалистов и зависят от построенных графиков. С помощью учета стока с использованием параметра Великанова можно оптимизировать работу гидрологов на сети, особенно если расчеты по данному методу внедрить в программу «Реки - Режим».
Сравнив полученные сравнительные графики стока воды, кривые которых построены в соответствии с традиционным методом и с помощью параметра Великанова можно заметить, что тенденция в целом повторяется, но есть преимущественно небольшие отклонения в значениях расходов, которые достигают наибольших значений преимущественно в период паводка что может быть связано усложнением условий работы наблюдателя.
Таким образом методика, основанная на хронологическом представлении параметра Великанова, в большей степени отражает изменения пропускной способности русла.
1. Барышников Н.Б. Динамика русловых потоков. - СПб.: изд. РГГМУ, 2007. - 314 с
2. Большаков В.А., Векшина Т.В. Гидравлические сопротивления и учет стока при зарастании русел рек водной растительностью//Перспективы развития науки и образования: сборник научных трудов 31 марта 2016 г. по материалам III международной научно-практической конференции/ Под общ. Ред. А.В. Туголукова - Москва: ИП Туголуков А.В., 2016 - С. 217-219
3. Векшина Т.В., Карасев И.Ф. Режим гидравлических сопротивлений зарастающих речных русел / Труды Академии проблем водохозяйственных наук. Вып. 9. Проблемы русловедения. - М.: изд. МГУ, 2003. - 220с. - с.112-122
4. Великанов М.А. Динамика русловых потоков -М.: Гидрометеоиздат, 1954.Т1, М.: Гидрометеоиздат 1955, Т2.
5. Карасев И.Ф., Васильев А.В., Субботина Е.С. Гидрометрия. Л.:
Гидрометеоиздат, 1991. - 375 с.
6. Карасев И.Ф., Векшина Т.В. Расчетная оценка гидравлических
сопротивлений русел зарастающих рек // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева/ Т.245. - 2006. - С. 101-108
7. Карасев И.Ф. Речная гидрометрия и учет водных ресурсов -Л.: Гидрометеоиздат, 1980
8. Ковалев Л.М. Расчеты зимнего стока рек с ледяным покровом. - М., Л.: Гидроэнергоиздат, 1950. - 104 с.
9. Методические рекомендации по оценке однородности гидрологических характеристик и определению их расчетных значений по неоднородным данным. ГУ «ГГИ», Санкт-Петербург, 2010.
10. Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных гидрометрических наблюдений. ГУ «ГГИ», Санкт-Петербург, 2004.
11. Методические рекомендации по оперативному учету стока на водотоках. Методы обработки наблюдений за уровнями и расходами воды Р 52.08.872- «ГГИ», Санкт-Петербург, 2018.
12. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 6, ч. III. Д.: Гидрометеоиздат, 1958. - 290 с.
13. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам, вып.6, ч. 1 - Л.: Гидрометеоиздат, 1977.
14. Нестеренко Ю.М., Нестеренко М.Ю. Природные воды южного Урала: формирование и использование. - Екатеринбург: УрО РАН, 2016 с.65-67.
15. Подосёнова И.А. Анализ изученности и способы решения проблемы оценки водоресурсных элементов крупной реки степной зоны / И.А. Подосёнова, O.K. Рычко // Проблемы геоэкологии Южного Урала: материалы всероссийской научн.- практ. конф. - Оренбург : Изд-во ОГУ, 2003. - С. 143- 145.
16. «Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик», Ленинград Гидрометеоиздат, 1984.
17. Руководящий документ. Обработка и обобщение данных наблюдений за стоком воды на реках и каналах при подготовке справочных изданий водного кадастра. РД 52.08.915-2021 ФГБУ «ГГИ», Санкт-Петербург, 2022
18. Рязанов В.С. Вычисление стока воды в зимний и переходные периоды. - Метеорология и гидрология, 1980, №7.
19. Чибилев А.А., Бассейн Урала: история, география, экология. -Екатеринбург: УрО РАН, 2008 с.56-60.
20. Яковлева Т.И. Усовершенствование и адаптация моделей гидрометрического учета стока при неоднозначных зависимостях расходов от уровней воды. - Сборник работ по гидрологии ГГИ, 2003, № 26, с.58-69.)