Тема: Максимальный сток рек бассейна Днепра

В настоящее время многие гидрологические ряды являются неоднородными и нестационарными. Основная причина - изменение климата и возрастающая антропогенная нагрузка на водные объекты. В этих условиях для корректного выполнения гидрологических расчетов необходимо учитывать перечисленные факторы и использовать данные за весь период наблюдений, включая последние годы.
Существующие обобщения характеристик стока половодья Днепровского района относятся к 1966 и 1971 году, когда были выпущены Ресурсы поверхностных вод СССР [18, 19]. Но обобщения там были сделаны по коротким рядам наблюдений и по многоводному периоду. В последние десятилетия происходит заметная трансформация стока, как в характерных значениях, так и во внутригодовом распределении. Анализ многолетней динамики стока в настоящий момент вызывает большой интерес с точки зрения практической значимости в гидрологических изысканиях. В данной работе рассмотрены вопросы пространственно-временной изменчивости слоя стока и максимальных расходов периода весеннего половодья.
Цель данной работы - представить рекомендации по расчету максимальных расходов весеннего половодья рек бассейна Днепра при различном объеме гидрометрической информации. В связи с этим решались следующие задачи:
- дать краткую физико-географическую и климатическую характеристику района исследований;
- оценить влияние изменения климата на максимальный сток;
- выполнить пространственно-временной анализ характеристик максимального стока рек бассейна Днепра;
- разработать методику расчета характеристик максимального стока весеннего половодья при отсутствии материалов наблюдений;
Работа состоит из четырех глав, введения и заключения.
В первой главе представлена краткая физико-географическая характеристика района исследований. Представлены сведения о рельефе, геологическом строении, почвенном покрове, растительности, климате и гидрографической сети.
Во второй главе рассмотрены особенности формирования речного стока в бассейне реки Днепр. Показаны основные источники питания. Дана характеристика внутригодового распределения стока.
В третьей главе выполнен расчет основных статистических характеристик максимального стока. Даны рекомендации по расчету максимальных расходов и слоев половодья при различном объеме гидрометрической информации.
В четвертой главе представлены результаты картографирования и анализ пространственной изменчивости основных гидрологических характеристик максимального стока.
В заключении представлены основные результаты проделанной работы.
Магистерская диссертация содержит 29 рисунков, 25 таблиц, 5 приложений и список использованных источников из 26 наименований. Общий объем работы 126 страниц. 

Купить

В результате проделанной работы получены следующие выводы.
Представлена краткая физико-географическая характеристика района исследований.
С использование данных по 4 метеорологическим станциям дана характеристика климата в бассейне реки Днепр.
Установлено, что ряды температур воздуха на всех метеорологических станциях имеют значимый тренд на повышение. Точка перелома на интегральных кривых температуры воздуха приходится на середину 70-х годов XX века, при этом начиная с конца 90-х годов интенсивность тренда возросла. За последние 30 лет среднегодовая температура повысилась в среднем на 1-1,5 градусов. Для анализа стока весеннего половодья особое внимание заслуживает многолетняя динамика температуры воздуха зимних месяцев, так как именно в этот период происходит накопление запасов влаги в снеге и снежной корке, в наибольшей мере определяющих сток весеннего половодья. Средняя температура воздуха зимних месяцев выросла в среднем на 3-5 градусов.
Изменения климата отразились и на гидрологическом режиме рек бассейна Днепра. В связи с ростом температур зимних месяцев участилось количество зимних оттепелей, в течение которых снежный покров тает, пополняя запасы подземных вод, и уменьшается глубина промерзания почв (часто до полного отсутствия промерзания к началу весеннего половодья). Это приводит к изменению внутригодового распределения стока в сторону увеличения расходов воды периода зимней межени и уменьшения стока весеннего половодья, что в свою очередь отражается на динамике слоев стока и максимальных расходов воды половодья.
Для проведения исследования был выполнен сбор и анализ исходной информации - данных по максимальным расходам воды и слоям стока весеннего половодья для рек бассейна Днепра. Из общего числа данных отобраны 37 гидрологических поста, из них 30 действующих и 7 закрытых. Действующие посты отвечают следующим требованиям: продолжительность наблюдений не менее 25 лет, площадь водосбора не более 55 000 км2, отсутствие значимых антропогенных изменений. Для закрытых постов выполнено требование к продолжительности периода наблюдений не менее 6 лет.
Для постов с недостаточными периодами наблюдений и попусками в наблюдениях расчетные характеристики максимального стока приводились к многолетнему периоду методом гидрологической аналогии. Всего получилось таким образом подготовить 37 рядов продолжительностью каждого 79 лет (1944-2022 гг).
Для выбранных постов выполнена оценка однородности и стационарности рядов максимального весеннего стока, которая показала, что ряды нестационарны по критериям Фишера и Стьюдента. В рядах наблюдается устойчивый тренд к снижению слоя стока, максимальных расходов, а также дисперсии и вариации рядов. Переломной точкой, согласно разностно-интегральным кривым, является 1971 год. Как показал анализ, многолетняя динамика стока весеннего половодья тесно связана с климатическими изменениями.
Была выполнена оценка основных статистических характеристик для двух климатических сценариев: 1) климат изменяется циклично циклы похолодания и повышения водности будут повторяться (анализировался ряд 1944-2022 гг); 2) климат стабильно изменяется в сторону потепления или остается неизменным на прогнозный период (анализировался ряд 1971-2022 гг).
С использованием полученных статистических параметров были построены эмпирические и аналитические кривые обеспеченностей и рассчитаны максимальные расходы воды и слои стока весеннего половодья различной обеспеченности для двух климатических сценариев. В качестве аналитической кривой для большинства рядов использовалось усеченное гамма-распределение и распределение Крицкого-Менкеля.
С использованием полученных данных проведено уточнение значения районного показателя редукции для рек района исследований. По результатам расчетов показатель редукции по первому климатическому сценарию составил 0,25, по второму - 0,28.
Выполнен расчет коэффициента К0, характеризующего дружность весеннего половодья. Коэффициент К0по первому климатическому сценарию колеблется в пределах 0,0062 - 0,0442 (среднее значение 0,192), по второму климатическому сценарию - в пределах 0,0075 - 0,0292 (среднее значение 0,0158).
Проанализирована пространственная изменчивость характеристик нормы слоя стока весеннего половодья, Cv и Cs/Cv слоя стока весеннего половодья для района исследований, выполнено картирование данных характеристик.
Таким образом, с использованием полученных характеристик было выполнено уточнение методики расчета максимальных расходов весеннего половодья при отсутствии данных наблюдений для рек Верхнего и Среднего Поднепровья (российской части бассейна). Учитывая, что работа выполнена в соответствии с действующей нормативной документацией, полученные данные можно использовать для дальнейших расчетов при проектировании различных объектов для неизученных рек бассейна Днепра.

Купить