Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ХАРАКТЕРИСТИКА БАССЕЙНА ОБЬ-ТОМСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ 6
1.1. Физико-географическое описание района 6
1.2. Рельеф и геологическое строение Обь-Томского междуречья 7
1.3. Климат 10
1.4. Почвенный покров и растительность 11
1.5. Гидрографическая изученность 12
2. ПРОГНОЗЫ ВЕСЕННЕГО ПОЛОВОДЬЯ РАВНИННЫХ РЕК, МОДЕЛИ
ФОРМИРОВАНИЯ ВЕСЕННЕГО ПОЛОВОДЬЯ 15
2.1. Весеннее половодье, закономерности и факторы формирования весеннего стока 15
2.2. Запас воды в снежном покрове 16
2.3. Физические свойства и факторы, влияющие на формирования снежногопокрова 18
2.4. Способы расчета снеготаянья 19
2.5. Факторы, формирующие гидрограф весеннего половодья 21
2.6. Математические модели расчета гидрографа весеннего половодья 23
2.6.1. Модель Д.А. Буракова 23
2.6.2. Модель HBV-light и ее параметры 29
2.6.3. Модель формирования талого и дождевого стока В.И. Корня и В.А. Бельчикова 38
2.6.4. Емкостная модель Е.Г. Попова 39
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЪЕМА СТОКА ГИДРОГРАФА ВЕСЕННЕГО
ПОЛОВОДЬЯ ОБЬ-ТОМСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ 42
3.1. Объект исследования 42
3.2. Исходные данные 42
3.3. Оптимизация емкостной модели по методу Е.Г. Попова 43
3.4. Расчет весеннего половодья рек Обь-Томского междуречья по математической
модели Д.А. Буракова 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 51
ПРИЛОЖЕНИЕ А 54
Результаты расчета оптимизации емкостной модели по методу Е.Г. Попова 54
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 57
Осредненные морфометрические характеристики площадей линий стекания (расчетных участков) бассейна р.Порос, р.Кисловка, р.Черная 57
ПРИЛОЖЕНИЕ В 60
Оптимизируемые модели за период весеннего половодья для р. Порос 60
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 65
Рассчитанные и фактические гидрографы весеннего половодья 65
Емкостная модель - это интенсивности поступления объема воды при котором сток на любой части бассейна начинается после заполнения определенной емкости и дальнейшего поглощения воды на этой площади уже не происходит.
Математическое моделирование процессов формирования речного стока формирует базовый исследовательский и инженерный инструмент современной гидрологии. Включающий в себя большое количество различных моделей стока, но все они основаны на описании физических процессов формирования стока. Условия формирования весеннего половодья значительно изменяются каждый год (накапливается разное количество снега, почва обладает разной водопроницаемостью, c разной интенсивностью протекает таяние снежного покрова), вследствие чего моделирование весеннего половодья представляет большую сложность. Также, из-за залесенности и заболоченности водосборных бассейнов рек Томской области процесс формирования половодья становится более сложным.
Актуальность темы заключается в том, что бассейны рек Обь-Томского междуречья достаточно неоднородны за счет ландшафтных особенностей данной области. Поэтому исследование режима основного водотока и создание математической модели гидрографа весеннего половодья позволит при помощи имитационного моделирования учесть все параметры и подобрать оптимальные параметры для исследуемой области.
Целью выпускной квалификационной работы бакалавра является изучение условий формирования стока рек Обь-Томского междуречья (р. Порос, р. Кисловка и р. Черная), а также создание емкостной модели объемов весеннего половодья и создание математической модели гидрографа весеннего половодья с учетом ландшафтных особенностей водосбора рек Обь-Томского междуречья.
Для выполнения поставленных целей выпускной квалификационной работы бакалавра, решались следующе задачи:
1. Выделение однородных типов ландшафтов по условиям формирования стока;
2. Подготовка данных: запас воды в снеге, суммы суточных осадков, среднесуточные температуры воздуха, показатели осеннего увлажнения, ежедневные расходы воды рек Порос, Кисловка и Черная;
3. Построение комплексных гидрографов весеннего половодья рек за период наблюдений, выбор лет с особенностями условий формирования гидрографа по водности половодья;
4. Расчеты объема весеннего половодья с применением емкостной теории Е.Г. Попова;
5. Выбор математической модели формирования гидрографа весеннего половодья, определение ее параметров и проверочные расчеты по ней.
В данной выпускной квалификационной работе рассмотрены реки Обь-Томского междуречья на примере рр. Порос, Кисловка и Черная.
На основе емкостной модели Е. Г. Попова на примере р. Порос - с. Зоркальцево, установлены зависимости объема стока весеннего половодья от запасов воды в снеге, осадков за период снеготаянья и предшествующего осеннего увлажнения, в качестве показателя которого применялся сток за осенний период предшествующего года. По полученным результатам можно сделать вывод, что значения качества прогноза высокое 1,071, допустимая норма качества прогноза составляет 0,8, следовательно, прогноз не удовлетворителен. Это возможно связано с тем, что не учтены регулирующие емкости прудов на территории бассейна р. Порос. Требуется дальнейшие исследования.
Создана математическая модель гидрографа весеннего половодья с учетом процессов на каждой из выделенных ландшафтных зон. В результате были получены частные гидрографы с каждой из 15-ти выделенных ландшафтных зон для р. Порос, 10-ти выделенных ландшафтных зон для р. Кисловка и 8-ми выделенных ландшафтных зон для р. Черная, которые позволили оценить вклад каждой из них в общий сток.
Значения общего критерия качества за весь период с 1974-2017гг дало неудовлетворительные результаты поэтому все расчеты выполнялись с учетом водности половодья. Для р. Порос критерий качества составил: для многоводных 1979г. - 1,46 м3/с., 2015г. - 0,42 м3/с.; средне по водности 1978г. - 0,25 м3/с.; 2017г. - 0,30 м3/с.; и маловодных годов 1983г. - 0,18 м3/с., 2005г. - 0,20м3/с..
Была выполнена проверка пригодности модели для р. Кисловка и р. Черная. Проверочный расчет, дал удовлетворительные результаты на примере 1985г для всех трех рек. Значения критерия качества за 1985г. для каждой реки: р. Порос - 1,02 м3/с., р. Кисловка -0,97 м3/с., р. Черная -0,58 м3/с. Критерий качества показывает, что разделение на отдельные ландшафтные зоны снижает ошибки расчетов. Расхождение рассчитанных и фактических гидрографов весеннего половодья имеет хорошую оценку, за счет разделения на отдельные ландшафтные зоны и группы водности бассейнов рек, для прогнозов ежедневных расходов воды требуется предварительный прогноз водности половодья.
