Ледоход и весеннее половодье - естественная закономерность в жизни реки. Весной начинается интенсивное таяние снега, и это причины возникновения половодья, то есть быстрого стока талого снега в русла рек. Н каждый год этот процесс индивидуален, как и вообще гидрологический режим реки. Если в метеорологии для атмосферы существует целый ряд универсальных закономерностей, единых для различных масштабов - от миллиметров до тысяч километров, то для каждой реки существуют свои закономерности. Условия формирования весеннего половодья значительно меняются год от года. Каждый год накапливается разное количество снега, почва обладает разной водопроницаемостью, с различной интенсивностью протекают процессы таяния снежного покрова. Формирование высокого весеннего половодья и возможность наводнений в долинах рек вызываются следующими причинами:
- высокое осеннее увлажнение почвы;
- накопление больших запасов воды в снежном покрове;
- позднее наступление весеннего потепления с резким подъемом температуры воздуха;
- значительное количество весенних осадков, увеличивающих суммарное поступление воды в период снеготаяния.
Актуальность выбранной тематики обуславливается необходимость прогнозирования весеннего стока в целях предотвращения наводнений. Выход рек из берегов могут нести необратимые последствия во многих отраслях, например, таких как сельское хозяйство, промышленность и экономике. Обнаружение и предотвращение наводнений возможны благодаря прогнозу объема и максимума половодья - основным характеристикам весеннего стока.
Выпускная работа посвящена разработке методики прогноза стока весеннего половодья на реке Тосна. Данная методика имеет практическую значимость, поскольку город Тосно относится к одной из затапливаемых зон Ленинградской области, река практически каждый год выходит из берегов в период весеннего половодья.
Прогноз элементов весеннего половодья является очень важной практической задачей. В период подготовки к половодью и прохождению ледохода, решающую роль играют гидрологические прогнозы, эффективная система оповещения эвакуация населения. В связи с постоянными изменениями гидрометеорологических элементов, гидрологические прогнозы корректируются, что позволяет либо усилить угрозу ожидаемого явления, либо заблаговременно снять угрозу чрезвычайного явления. Расчеты показывают, что правильно использование гидрологической информации в среднем снижает ущерб на 30 - 60%.
Цель работы заключается в том, что на основе анализа условий формирования весеннего половодья на р. Тосна выявить основные обусловливающие факторы, определить степень влияния факторов естественного регулирования на его величину и на основе этого разработать метод прогноза, который давал бы возможность с достаточной степенью точности выпускать прогнозы элементов весеннего половодья с большой заблаговременностью. Т.к. половодья на реке Тосна проходит в апреле - мае, при выпуске прогнозов 1 марта их заблаговременность равна месяцу и более.
Исходя из поставленной цели, в работе решались следующие задачи:
1) сбор и анализ исходной гидрометеорологической информации;
2) разработка методику выпуска долгосрочного прогноза стока за период половодья и максимальных расходов;
3) проверка эффективности полученных прогностических зависимостей;
4) выпуск и оценка поверочных прогнозов.
Целью выпускной работы являлась разработка методик прогнозирования элементов весеннего половодья на р. Тосна в г. Тосно с большой заблаговременностью. В работе были реализованы два метода прогнозирования.
На первом этапе была разработана методика прогноза основных характеристик весеннего половодья на р. Тосна в районе города Тосна. Для слоя стока получены уравнения регрессии и зависимость максимально возможных потерь талого стока от косвенных показателей увлажнения бассейна для прогноза физико-статистическим воднобалансовым методом.
На втором этапе были построены регрессионные зависимости, позволяющие прогнозировать сток весеннего половодья, а также максимального расхода.
В ходе проведенного исследования были получены следующие результаты:
1) собраны исходные гидрометеорологические данные по бассейну р. Тосна за период с 1966 по 2020 год;
2) установлены основные факторы, определяющие сток весеннего половодья;
3) получены региональные формулы для определения потерь талого стока;
4) установлены факторы, обуславливающие величину максимальных расходов реки Тосна;
5) составлены поверочные прогнозы стока за период весеннего половодья, максимальные расходов и уровней
По результатам работы можно сделать следующие выводы.
Полученная методика прогноза, основанная на физико-статистической закономерности, использующая ному осадков, оказалась эффективной. Но точность прогнозов по ней оказалась недостаточной.
Поэтому дальнейшие усилия были направлены на разработку методик, основанных на статистических методах. В целом разработанные методики оказались эффективными и в соответствии с нормами, предъявляемыми к службе прогнозов, полученная методика является приемлемой для практического использования.
1. Физико-географическая характеристика Ленинградской области. — Текст: электронный // Архив студенческих работ: [сайт]. — URL: https://vuzlit.com/1051216/fiziko_geograficheskaya_harakteristika_leningradskoy _oblasti (дата обращения: 10.06.2023).
2. Физико-географическое районирование Ленинградской области. — Текст: электронный // ТОПоГИС: [сайт]. — URL: https://topogis.ru/fiziko- geograficheskoye-rayonirovaniye-leningradskoy-oblasti.php (дата обращения: 10.06.2023).
3. Ленинградская область. — Текст: электронный // Клуб туристов Московская застава: [сайт]. — URL:
http://daikicat.narod.ru/library/region/len47/index.html (дата обращения: 10.06.2023).
4. Георгиевский Ю. М. гидрологические прогнозы / Ю. М. Георгиевский, С. В. Шаночкин. — СПб: РГГМУ, 2007. — 436 c. — Текст: непосредственный.
5. Смирнов Н. П. Физико-статистический метод долгосрочного прогноза талого стока рек / Н. П. Смирнов, В. Л. Скляренко, В. Н. Скляренко. — Текст: непосредственный // Межвузовские сборник научных трудов. Выпуск 79. — Л.: ЛПИ, 1982. — С. 19-26.
6. Форма 15. Расход воды рек, ручьев, каналов, куб. м/с Форма 15. Выходная информация. — Текст: электронный // Автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов: [сайт]. — URL: https://gmvo.skniivh.ru/index.php7idM86 (дата обращения: 04.04.2023).
7. Суточные данные. — Текст: электронный // Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды: [сайт]. — URL: http://aisori-m.meteo.ru/waisori/select.xhtml (дата обращения: 04.04.2023).
8. Руководство по гидрологическим пронозам. — Выпуск 1. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989. — 358 c. — Текст: непосредственный.
9. Попов, Е. Г. Гидрологические прогнозы / Е. Г. Попов. — 2-е изд. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979. — 256 c. — Текст: непосредственный.
10. Георгиевский, Ю. М. Гидрологические прогнозы / Ю. М. Георгиевский, С. В. Шаночкин. — Санкт-Петербург: РГГМУ, 2007. — 436 c. — Текст: непосредственный.
11. Бефани, Н. Ф. Упражнения и методические разработки по гидрологическим прогнозам / Н. Ф. Бефани, Г. П. Калинин. — 2-е изд. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1983. — 390 c. — Текст: непосредственный.
12. Аполлов, Б. А. Гидрологические прогнозы / Б. А. Аполлов, Г. П. Калинин, В. Д. Комаров. — Ленинград: Гидрометеорологическое издательство, 1960. — 408 c. — Текст: непосредственный.
13. Тосненский вестник. Электронный ресурс. Режим доступа - https://tosno- vestnik.ru/2023/03/28/%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B5- %D0%B4%D0%BE%D0%B6%D0%B4%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D1%8B %D1%85- %D0%B2%D1%8B%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D1%85- %D1%82%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%B0- %D1%80%D0%B5%D1%87%D0%BA%D0%B0/ (дата обращения 02.04.2023).
14. Булыгина О.Н., Разуваев В.Н., Александрова Т.М. «ОПИСАНИЕ МАССИВА ДАННЫХ “МАРШРУТНЫЕ СНЕГОМЕРНЫЕ СЪЕМКИ”» Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2013620279. Электронный ресурс. Режим доступа: http://meteo.ru/data/166- snow-surveys#описание-массива-данных (дата обращения 05.05.2023).
15. Крестовский О.И. Весенний сток и потери талых вод в лесу и в поле [Текст] / О.И. Крестовский, Н.В. Соколова // Труды ГГИ. - 1980. - Вып. 265. - С. 32 - 59.