📄Работа №174054
Тема: Анализ изменений режима речного стока рек Московского региона
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Гидрология
Объем:
101 листов
Год:
2022
Просмотров:
92
4325
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 3
1 Физико-географическая характеристика района исследования 5
1.1 Рельеф и геологическое строение 5
1.2 Почвы и растительность 7
1.3 Климатическая характеристика 8
2 Гидрография и гидрологический режим рек 11
2.1 Общая характеристика гидрографической сети 11
2.2 Особенности водного режима рек 12
2.3 Антропогенное воздействие на водные объекты 19
3 Гидрометеорологическая изученность и исходные данные 23
3.1 Характеристика гидрометеорологической изученности и
используемых гидрологических и метеорологических данных 23
3.2 Формирование рядов сезонного стока и восстановление пропусков в
данных о стоке рек 28
4 Оценка хронологических изменений климатических условий и стока рек
на исследуемой территории 39
4.1 Анализ хронологических изменений среднегодовых и сезонных
значений температуры воздуха 39
4.2 Анализ хронологических изменений среднегодового и сезонного
стока рек 51
4.3 Анализ изменений статистических характеристик среднегодового и
сезонного стока рек 67
4.4 Анализ изменений внутригодового распределения стока рек 69
Заключение 73
Список использованных источников 77
Приложение А Графики взаимосвязи анализируемых переменных 80
Приложение Б Совмещенные хронологические график хода температур воздуха по сезонам года по анализируемым МС 84
Приложение В Основные статистические характеристики рядов годового и сезонного стоков 85
Приложение Г Среднемесячные значения стока по ГП
1 Физико-географическая характеристика района исследования 5
1.1 Рельеф и геологическое строение 5
1.2 Почвы и растительность 7
1.3 Климатическая характеристика 8
2 Гидрография и гидрологический режим рек 11
2.1 Общая характеристика гидрографической сети 11
2.2 Особенности водного режима рек 12
2.3 Антропогенное воздействие на водные объекты 19
3 Гидрометеорологическая изученность и исходные данные 23
3.1 Характеристика гидрометеорологической изученности и
используемых гидрологических и метеорологических данных 23
3.2 Формирование рядов сезонного стока и восстановление пропусков в
данных о стоке рек 28
4 Оценка хронологических изменений климатических условий и стока рек
на исследуемой территории 39
4.1 Анализ хронологических изменений среднегодовых и сезонных
значений температуры воздуха 39
4.2 Анализ хронологических изменений среднегодового и сезонного
стока рек 51
4.3 Анализ изменений статистических характеристик среднегодового и
сезонного стока рек 67
4.4 Анализ изменений внутригодового распределения стока рек 69
Заключение 73
Список использованных источников 77
Приложение А Графики взаимосвязи анализируемых переменных 80
Приложение Б Совмещенные хронологические график хода температур воздуха по сезонам года по анализируемым МС 84
Приложение В Основные статистические характеристики рядов годового и сезонного стоков 85
Приложение Г Среднемесячные значения стока по ГП
📖 Аннотация
Работа посвящена анализу изменений режима речного стока рек Московского региона в условиях современного изменения климата. Актуальность исследования обусловлена высокой зависимостью водохозяйственного комплекса бассейна Оки, сформировавшегося для обеспечения многоотраслевых потребностей, от внутригодового распределения водных ресурсов, которое претерпевает трансформацию. Методологическую основу составили статистические методы обработки гидрометеорологической информации, включая регрессионный анализ для восстановления пропусков в рядах данных, что позволило сформировать непрерывные ряды среднемесячных расходов воды продолжительностью до 97 лет для пяти гидрологических постов. В ходе исследования подтверждено значительное потепление климата в регионе, особенно выраженное с 1970-х годов, со скоростью роста среднегодовых температур до 0,48°C/10 лет, и выявлены соответствующие тенденции в изменении сезонного стока, включая смещение его пиков и изменение соотношения зимней и летней межени. Полученные количественные оценки динамики стока и климатических параметров, выполненные с опорой на методики, изложенные в работах Сикан А.В. и Давыдовой М.И., имеют практическую значимость для органов Московско-Окского бассейнового управления и проектных организаций при обосновании режимов использования водных ресурсов, корректировке правил эксплуатации водохранилищ и оценке долгосрочных рисков в водоснабжении.
📖 Введение
Актуальность темы.
Московский регион является крупным потребителем водных ресурсов. Существующий водохозяйственный комплекс Московского региона в бассейне Оки начал складываться с 30 - х годов прошлого века. Основной задачей было обеспечение питьевого, промышленного, сельскохозяйственного водоснабжения; эффективной работы водного транспорта; создание рекреационных зон и снижение риска от наводнений. Большое количество водопотребителей с различными требованиями к подаче воды в различные сезоны года определяет зависимость функционирования всего водохозяйственного комплекса не только от величины общих водных ресурсов бассейна, их распределения по территории, но и характеристик водного режима рек Московского региона в их различные фазы.
Данные наблюдений о стоке рек за последние десятилетия свидетельствуют о том, что отмечаемые тенденции в изменении климата за последние десятилетия приводят к изменениям характеристик стока, в том числе сезонного перераспределения стока внутри года.
Цель: изучение современных особенностей изменений режима стока рек Московского региона в условиях меняющегося климата.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить физико-географические особенности Московского региона, а том числе рельеф и геологическое строение, почвенный и растительный покровы, климатические параметры;
2. Изучить особенности водного режима рек и проанализировать степень антропогенного воздействия на водные объекты Московского региона;
3. Оценить гидрометеорологическую изученность Московского региона, выполнить подбор опорных метеостанций и гидрологических постов для исследования стока рек;
4. Сформировать ряды сезонного стока и выполнить восстановление пропусков в данных о стоке рек Московского региона;
5. Выполнить анализ хронологических изменений среднегодовых и сезонных значений температуры воздуха;
6. Выполнить анализ хронологических изменений среднегодового и сезонного стока рек, выявить тенденции в изменениях внутригодового распре-деления стока.
Объект, состав и методика исследований:
Объектом исследования являются реки Московского региона (бассейн р. Ока) с площадями водосбора от 3000 км2 до 70000 км2 входящие в объединяющий водосбор 244 тыс. км2 на ГП Горбатов.
Исследования изменений режима стока проводились на основе данных наблюдений о среднемесячных расходах воды на 5 гидрологических постах и среднемесячных температурах воздуха 4 метеостанциях.
В состав работ входил:
- сбор и анализ материалов;
- восстановление единичных пропусков в рядах данных среднемесячного стока методом регрессионного анализа;
- статистическая обработка рядов наблюдений;
- временной анализ сезонных и годовых изменений стока рек, в основе которого лежало разделение рядов на два квазистационарных периода - до 1975 - 1976 гидрологического года и после 1976-1977 гидрологического года
Московский регион является крупным потребителем водных ресурсов. Существующий водохозяйственный комплекс Московского региона в бассейне Оки начал складываться с 30 - х годов прошлого века. Основной задачей было обеспечение питьевого, промышленного, сельскохозяйственного водоснабжения; эффективной работы водного транспорта; создание рекреационных зон и снижение риска от наводнений. Большое количество водопотребителей с различными требованиями к подаче воды в различные сезоны года определяет зависимость функционирования всего водохозяйственного комплекса не только от величины общих водных ресурсов бассейна, их распределения по территории, но и характеристик водного режима рек Московского региона в их различные фазы.
Данные наблюдений о стоке рек за последние десятилетия свидетельствуют о том, что отмечаемые тенденции в изменении климата за последние десятилетия приводят к изменениям характеристик стока, в том числе сезонного перераспределения стока внутри года.
Цель: изучение современных особенностей изменений режима стока рек Московского региона в условиях меняющегося климата.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить физико-географические особенности Московского региона, а том числе рельеф и геологическое строение, почвенный и растительный покровы, климатические параметры;
2. Изучить особенности водного режима рек и проанализировать степень антропогенного воздействия на водные объекты Московского региона;
3. Оценить гидрометеорологическую изученность Московского региона, выполнить подбор опорных метеостанций и гидрологических постов для исследования стока рек;
4. Сформировать ряды сезонного стока и выполнить восстановление пропусков в данных о стоке рек Московского региона;
5. Выполнить анализ хронологических изменений среднегодовых и сезонных значений температуры воздуха;
6. Выполнить анализ хронологических изменений среднегодового и сезонного стока рек, выявить тенденции в изменениях внутригодового распре-деления стока.
Объект, состав и методика исследований:
Объектом исследования являются реки Московского региона (бассейн р. Ока) с площадями водосбора от 3000 км2 до 70000 км2 входящие в объединяющий водосбор 244 тыс. км2 на ГП Горбатов.
Исследования изменений режима стока проводились на основе данных наблюдений о среднемесячных расходах воды на 5 гидрологических постах и среднемесячных температурах воздуха 4 метеостанциях.
В состав работ входил:
- сбор и анализ материалов;
- восстановление единичных пропусков в рядах данных среднемесячного стока методом регрессионного анализа;
- статистическая обработка рядов наблюдений;
- временной анализ сезонных и годовых изменений стока рек, в основе которого лежало разделение рядов на два квазистационарных периода - до 1975 - 1976 гидрологического года и после 1976-1977 гидрологического года
✅ Заключение
1. Реки Московского региона подвержены значительной антропогенной нагрузке. Для исследования выбраны ГП с разной, но в целом невысокой, степенью антропогенного воздействия: р. Ока и р. Осетр - водохранилища и гидроузлы отсутствуют; р. Клязьма - преобразованная верхняя часть водо-сбора незначительна по отношению к водосбору в анализируемом створе; р. Москва - сток зарегулирован гидроузлами на притоках.
2. Для анализа изменений режима стока рек Московского региона в качестве опорных ГП рассматривались: р. Москва - г. Звенигород, р. Осетр - д. Маркино, р. Клязьма - г. Владимир, р. Ока - г. Кашира, р. Ока - г. Горбатов. Для анализа изменения климатической обстановки в Московском регионе в качестве опорных метеорологических станций выбраны: МС Кашира, МС Можайск, МС Москва ВДНХ, МС Владимир. Выбор ГП/МС определен наличием продолжительных рядов данных о среднемесячных расходах воды/температур воздуха; расположением ГП/МС с учетом охвата всего рассматриваемого региона.
3. Восстановление единичных пропусков в рядах данных среднемесячного стока методом регрессионного анализа позволило увеличит длину рядов сезонного стока: ГП р. Ока - г. Кашира на 5 лет; ГП р. Москва - г. Звенигород - 5 лет; ГП р. Клязьма - г. Владимир - 2 года; ГП р. Осетр - д. Маркино - 2 года. После восстановления пропусков в данных о стоке рек исходными материалами для анализа изменений режима стока рек Московского региона являются данные о среднемесячных расходах воды на ГП: р. Москва - г. Звенигород - 89 лет; р. Осетр - д. Маркино - 54 года; р. Клязьма - г. Владимир - 93 год; р. Ока - г. Кашира - 97 лет; р. Ока - г. Горбатов - 88 лет.
4. Подтверждены климатические изменения в температурном режиме:
- скорость изменения средней годовой температуры воздуха на большей части рассматриваемых МС за 1 период близка к нулю (только на МС Москва ВДНХ - 0,19 0С/10 лет). За 2 период рост средних годовых температур воздуха выражена на всех МС и составляет в среднем 0,460С/10 лет (от 0,43оС/10 лет на МС Владимир до 0,48оС/10 лет на МС Можайск). При этом скорость роста осредненной по России среднегодовой температуры составляет плюс 0,51оС/10 лет;
- повышение средних значений температур воздуха зафиксированы во все сезоны года на всех анализируемых МС: весенние температуры- от 32% (на МС Владимир с 4,0оС до 5,260С) до 43% (на МС Можайск с 3,860С до 5,510С); зимний сезон- от 19% (на МС Владимир с минус 9,830С до минус 7,930С) до 30% (на МС Москва ВДНХ с минус 8,700С до минус 6,050С); летне-осенний сезон - от 1% (на МС Владимир с 10,70С до 10,80С) до 5% (на МС Москва ВДНХ с 11,00С до 11,60С).
5. Установлена неоднородность стока по среднему (для зимнего и летне-осеннего сезонов, а также больше части годового стока) и неизменность - однородность по дисперсии (для годового стока и летне-осенней межени). Сток весеннего сезона характеризуется разбросом в оценке однородности.
6. Для анализа изменений годового и сезонного стоков выделены два квазистационарных периода, соответствующих изменению водности и климатических параметров (температуры):
- до 1975 - 1976 гидрологического года, в течение которого не отмечалось направленных изменений водности (1 период);
- после 1976-1977 гидрологического года, в течение которого наблюдается увеличение стока меженных сезонов (2 период).
7. На долю весеннего стока в 1 период приходилось в среднем 62% годового стока (от 58% на ГМ р. Москва - г. Звенигород до 70% на ГС р. Осетр - д. Маркино). За 2 период средняя доля весеннего стока сократилась на 16% и составила в среднем 46% годового стока. Сокращение весеннего стока наблюдается на всех рассматриваемых гидрологических постах в примерно в равных долях. Статистически значимые понижающие тренды (с вероятностью 95%) рядов суммарных объемов стока за весенний сезон за весь рассматриваемый период характерны для всех анализируемых ГП.
8. На всех анализируемых ГП отмечается увеличение стока летне-осеннего сезона. Во 2 период сток за летне-осенний сезон увеличился в срав-нении с предшествующим периодом, в среднем на 9% (с 27% до 36% годового стока). В летний сезон увеличение меженного стока может быть обусловлено его пополнением за счет стока в период невысокого, но растянутого во времени половодья, на которое накладываются летние, а потом и осенние па-водки. В летне-осенний сезон отмечаются положительные значимые тренды для всех ГС.
9. Увеличение водности в зимний сезон зафиксировано на всех рассматриваемых ГП. В среднем рост объема зимнего стока во 2 период составил 7% (от 5% на ГС р. Клязьма - г. Владимир до 12% на ГС р. Москва - г. Звенигород). Статистически значимые возрастающие тренды (с вероятностью 95%) рядов расходов воды зимнего стока отмечаются для всех анализируемых ГП.
Увеличение объема стока зимней межени обусловлено повышением температуры воздуха зимой, которое сопровождается увеличением количества и продолжительности оттепелей, т.е. формированием зимних паводков. Как следствие, это приводит к уменьшению запасов воды в снежном покрове к началу весеннего половодья. В результате складываются условия для увеличения стока зимнего сезона и снижения стока весеннего половодья
10. Анализ гидрографов стока выявил сглаживание годового хода стока на всех ГП - наблюдается уменьшение объема стока весеннего половодья при увеличении стока зимнего и летне-осеннего сезонов. Наибольшие изменения стока наблюдается в апреле в виде уменьшения пика половодья в среднем на 30%.
11. Доля базисного стока в общем объеме годового стока на всех рассматриваемых поста увеличилась от 1 периода ко 2. Коэффициент естествен-ной зарегулированности увеличился в среднем на 30%. Согласно данным по замыкающему посту р. Ока - г. Горбатов общая зарегулированность стока бассейна реки Ока увеличилась на 20%.
12. В целом, в Московском регионе общее увеличение средних годовых и сезонных температур не приводит к существенному увеличению объема годового стока, но приводит к значительной трансформации внутригодового распределения стока по сезонам: уменьшается доля весеннего стока, при увеличении доли меженных стоков - летне-осеннего и зимнего сезонов. В 1 период сток весеннего половодья более чем в два раз (в 2,1 раз) превосходил сток летне-осеннего сезона, а зимнюю межень превосходил в 5,5 раз. Во 2 период изменение климатической ситуации (прежде всего повышение температуры) привело к сокращению разницы в объемах стока между сезонами - весенний сток превосходит летне-осенний сезон в 1,39 раз, а зимнюю - в 2,95 раз.
2. Для анализа изменений режима стока рек Московского региона в качестве опорных ГП рассматривались: р. Москва - г. Звенигород, р. Осетр - д. Маркино, р. Клязьма - г. Владимир, р. Ока - г. Кашира, р. Ока - г. Горбатов. Для анализа изменения климатической обстановки в Московском регионе в качестве опорных метеорологических станций выбраны: МС Кашира, МС Можайск, МС Москва ВДНХ, МС Владимир. Выбор ГП/МС определен наличием продолжительных рядов данных о среднемесячных расходах воды/температур воздуха; расположением ГП/МС с учетом охвата всего рассматриваемого региона.
3. Восстановление единичных пропусков в рядах данных среднемесячного стока методом регрессионного анализа позволило увеличит длину рядов сезонного стока: ГП р. Ока - г. Кашира на 5 лет; ГП р. Москва - г. Звенигород - 5 лет; ГП р. Клязьма - г. Владимир - 2 года; ГП р. Осетр - д. Маркино - 2 года. После восстановления пропусков в данных о стоке рек исходными материалами для анализа изменений режима стока рек Московского региона являются данные о среднемесячных расходах воды на ГП: р. Москва - г. Звенигород - 89 лет; р. Осетр - д. Маркино - 54 года; р. Клязьма - г. Владимир - 93 год; р. Ока - г. Кашира - 97 лет; р. Ока - г. Горбатов - 88 лет.
4. Подтверждены климатические изменения в температурном режиме:
- скорость изменения средней годовой температуры воздуха на большей части рассматриваемых МС за 1 период близка к нулю (только на МС Москва ВДНХ - 0,19 0С/10 лет). За 2 период рост средних годовых температур воздуха выражена на всех МС и составляет в среднем 0,460С/10 лет (от 0,43оС/10 лет на МС Владимир до 0,48оС/10 лет на МС Можайск). При этом скорость роста осредненной по России среднегодовой температуры составляет плюс 0,51оС/10 лет;
- повышение средних значений температур воздуха зафиксированы во все сезоны года на всех анализируемых МС: весенние температуры- от 32% (на МС Владимир с 4,0оС до 5,260С) до 43% (на МС Можайск с 3,860С до 5,510С); зимний сезон- от 19% (на МС Владимир с минус 9,830С до минус 7,930С) до 30% (на МС Москва ВДНХ с минус 8,700С до минус 6,050С); летне-осенний сезон - от 1% (на МС Владимир с 10,70С до 10,80С) до 5% (на МС Москва ВДНХ с 11,00С до 11,60С).
5. Установлена неоднородность стока по среднему (для зимнего и летне-осеннего сезонов, а также больше части годового стока) и неизменность - однородность по дисперсии (для годового стока и летне-осенней межени). Сток весеннего сезона характеризуется разбросом в оценке однородности.
6. Для анализа изменений годового и сезонного стоков выделены два квазистационарных периода, соответствующих изменению водности и климатических параметров (температуры):
- до 1975 - 1976 гидрологического года, в течение которого не отмечалось направленных изменений водности (1 период);
- после 1976-1977 гидрологического года, в течение которого наблюдается увеличение стока меженных сезонов (2 период).
7. На долю весеннего стока в 1 период приходилось в среднем 62% годового стока (от 58% на ГМ р. Москва - г. Звенигород до 70% на ГС р. Осетр - д. Маркино). За 2 период средняя доля весеннего стока сократилась на 16% и составила в среднем 46% годового стока. Сокращение весеннего стока наблюдается на всех рассматриваемых гидрологических постах в примерно в равных долях. Статистически значимые понижающие тренды (с вероятностью 95%) рядов суммарных объемов стока за весенний сезон за весь рассматриваемый период характерны для всех анализируемых ГП.
8. На всех анализируемых ГП отмечается увеличение стока летне-осеннего сезона. Во 2 период сток за летне-осенний сезон увеличился в срав-нении с предшествующим периодом, в среднем на 9% (с 27% до 36% годового стока). В летний сезон увеличение меженного стока может быть обусловлено его пополнением за счет стока в период невысокого, но растянутого во времени половодья, на которое накладываются летние, а потом и осенние па-водки. В летне-осенний сезон отмечаются положительные значимые тренды для всех ГС.
9. Увеличение водности в зимний сезон зафиксировано на всех рассматриваемых ГП. В среднем рост объема зимнего стока во 2 период составил 7% (от 5% на ГС р. Клязьма - г. Владимир до 12% на ГС р. Москва - г. Звенигород). Статистически значимые возрастающие тренды (с вероятностью 95%) рядов расходов воды зимнего стока отмечаются для всех анализируемых ГП.
Увеличение объема стока зимней межени обусловлено повышением температуры воздуха зимой, которое сопровождается увеличением количества и продолжительности оттепелей, т.е. формированием зимних паводков. Как следствие, это приводит к уменьшению запасов воды в снежном покрове к началу весеннего половодья. В результате складываются условия для увеличения стока зимнего сезона и снижения стока весеннего половодья
10. Анализ гидрографов стока выявил сглаживание годового хода стока на всех ГП - наблюдается уменьшение объема стока весеннего половодья при увеличении стока зимнего и летне-осеннего сезонов. Наибольшие изменения стока наблюдается в апреле в виде уменьшения пика половодья в среднем на 30%.
11. Доля базисного стока в общем объеме годового стока на всех рассматриваемых поста увеличилась от 1 периода ко 2. Коэффициент естествен-ной зарегулированности увеличился в среднем на 30%. Согласно данным по замыкающему посту р. Ока - г. Горбатов общая зарегулированность стока бассейна реки Ока увеличилась на 20%.
12. В целом, в Московском регионе общее увеличение средних годовых и сезонных температур не приводит к существенному увеличению объема годового стока, но приводит к значительной трансформации внутригодового распределения стока по сезонам: уменьшается доля весеннего стока, при увеличении доли меженных стоков - летне-осеннего и зимнего сезонов. В 1 период сток весеннего половодья более чем в два раз (в 2,1 раз) превосходил сток летне-осеннего сезона, а зимнюю межень превосходил в 5,5 раз. Во 2 период изменение климатической ситуации (прежде всего повышение температуры) привело к сокращению разницы в объемах стока между сезонами - весенний сток превосходит летне-осенний сезон в 1,39 раз, а зимнюю - в 2,95 раз.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.