Введение 5
1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РАЙОНА 6
1.1 Общая характеристика р. Мезень 6
1.2 Характеристика водосбора р. Мезень 7
1.2.1 Рельеф 7
1.2.2 Почвогрунт 9
1.3 Климат 10
1.3.1 Общая характеристика климата 10
1.3.2 Температура воздуха 11
1.3.3 Ветер 12
1.3.4 Осадки 13
1.3.5 Снежный покров 13
1.1 Гидрологическая изученность 14
1.4.1 Гидрологический режим реки Мезень 14
1.4.2 Условия формирования максимального стока 16
1.2 Исходные данные для расчетов 17
1.5.1 Метеорологические станции - список и подбор станций 17
1.5.2 Гидрологические посты - список и общая характеристика 18
1.5.3 Гидрометеорологические характеристики - список и 19
комментарий
2 МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ 20
2.1 Модель формирования запасов воды в снеге 21
2.2 Методика определения устойчивого перехода температуры 22
через 0°С
2.3 Методика расчета запасов воды в снеге 23
2.4 Методика параметризации модели формирования запасов 23
воды в снеге
2.4.1 Параметризация с данными маршрутных съемок 24
2.4.2 Параметризация без данных маршрутных съемок 25
2.4.3 Оценка точности расчетов 26
2.5 Методика расчетов водоотдачи из снега и водоподачи на 27
водосбор
2.6 Модель формирования стока 28
2.7 Особенности моделирования процесса формирования стока в 29
зимний период
3 СИСТЕМНАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА 30
3.1 Определение устойчивого перехода температуры через 0°С 30
3.2 Расчеты запасов воды в снеге 32
3.2.1 Параметризация модели формирования запасов воды в снеге 32
3.2.2 Оценка прогноза формирования запасов воды в снеге на 37
независимом материале
3.2.3 Оценка результатов моделирования процесса формирования 38
запасов воды в снеге при наличии данных маршрутной съемки
3.2.4 Расчет водоотдачи и водоподачи на водосбор 40
3.3 Моделирование процесса формирования стока 41
3.3.1 Холодный период 41
3.3.2 Теплый период 47
3.3.3 Параметризация модели формирования речного стока 48
3.3.4 Оценка прогноза речного стока на независимом материале 49
Заключение 51
Список использованных источников 52
Приложение А - Хронологический график хода температур и сумм 54
температур с 2008 по 2020 г. по гидропосту Макариб
Приложение Б - Графики сравнения фактических и расчетных 57
значений запасов воды в снеге
Приложение В - Хронологические графики хода фактических 76
температур и водоотдачи на водосбор за период с 2009 по 2020 г. по гидропосту Макариб
Приложение Г - Графики сравнения фактических и прогнозных 82 расходов воды по гидропосту Макариб с 2009 по 2020 г.
Темой исследования выпускной квалификационной работы является разработка и реализация системной модели формирования стока. Расчеты проводились в программе MS Excel из-за простоты использования и возможности визуализации результатов в виде графиков.
Актуальность данной работы заключается в возможности использования результатов расчетной задачи для дальнейшего прогнозирования максимального стока.
Цель работы - параметризация моделей формирования запасов воды в снеге и формирования стока на многолетнем интервале 2008 - 2017 годов, а также проверка методики расчетов на независимом материале 2018 - 2020 годов.
Предметом исследования являются запасы воды в снеге, водоподача на водосбор и сток.
В качестве объекта исследования выбран водосбор реки Мезень.
В ходе проделанной работы были выполнены следующие задачи:
- Собран архив гидрометеорологических данных за период наблюдений с 2006 по 2020 год, который включает в себя ежедневную приземную температуру воздуха и осадки, данные маршрутных снегомерных съемок (измеренные запасы воды в снеге и высоту снежного покрова) и речной сток;
- Для моделирования периода половодья рассчитаны снегозапасы путем решения обратной задачи по оптимальным параметрам kf и kt, а также рассчитана водоотдача из снега и водоподача в целом на водосбор;
- Выполнено моделирование снегозапасов с данными маршрутных снегомерных съемок, которое показало высокую сходимость с фактическими значениями по критерию S/o (в пределах 0,10 - 0,12);
- Выполнено моделирование снегозапасов без данных маршрутных снегомерных съемок, которое показало разность с фактическими значениями, не превышающую 10%;
- Проведено эксперементальное моделирование расходов воды зимнего меженного стока по кривой истощения с начала календарного года на всем рассматриваемом периоде;
- Для периода весеннего половодья выполнен прогноз расходов воды без корректировки, который показал несоответствие оптимальных параметров физической сущности процесса и неэффективную оценку по критерию S/o, что ведет к необходимости проведения более детального исследования и учета дополнительных данных;
- Выполнен прогноз расходов воды весеннего половодья с корректировкой на 1 сутки, который дал эффективную оценку по критерию S/o ( в пределах значения 0,35).
