ГОДОВОЙ СТОК И ЕГО ВНУТРИГОДОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕКИ ВАСЮГАН
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БАССЕЙНА РЕКИ ВАСЮГАН 7
1.1. Географическое положение, рельеф и геологическое строение 7
1.2. Климат 8
1.3. Почвы и растительность 10
2. ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ И ВОДНЫЙ РЕЖИМ РЕКИ ВАСЮГАН 12
2.1 Гидрологическая изученность 12
2.3. Водный режим реки 14
3. ГОДОВОЙ СТОК РЕКИ ВАСЮГАН 18
3.1. Определение годового стока реки при наличии материалов наблюдений 18
3.2. Определение годового стока реки при недостаточности материалов
наблюдений 28
3.3. Определение годового стока реки при отсутствии материалов наблюдений 32
4. РАСЧЕТ ВНУТРИГОДОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТОКА ПРИ НАЛИЧИИ
МАТЕРИАЛОВ НАБЛЮДЕНИЙ 34
4.1. Методы расчета внутригодового распределения стока 34
4.2. Расчет внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам года методом реального года 35
4.3. Расчет внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам года методом компоновки 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 49
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Исходные данные, изучаемой реки: среднегодовые расходы воды 50
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Разностно-интегральные кривые годового стока, динамика годового
стока 62
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Расчет параметров кривых распределения годового стока 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Кривые обеспеченности годового стока 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Кривые обеспеченности суммарного годового, меженного и зимнего стока 88
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Внутригодовое распределение стока по месяцам в процентах от годового стока методом реального года 104
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Внутригодовое распределение стока по месяцам в процентах от годового стока методом компоновки
1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БАССЕЙНА РЕКИ ВАСЮГАН 7
1.1. Географическое положение, рельеф и геологическое строение 7
1.2. Климат 8
1.3. Почвы и растительность 10
2. ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ И ВОДНЫЙ РЕЖИМ РЕКИ ВАСЮГАН 12
2.1 Гидрологическая изученность 12
2.3. Водный режим реки 14
3. ГОДОВОЙ СТОК РЕКИ ВАСЮГАН 18
3.1. Определение годового стока реки при наличии материалов наблюдений 18
3.2. Определение годового стока реки при недостаточности материалов
наблюдений 28
3.3. Определение годового стока реки при отсутствии материалов наблюдений 32
4. РАСЧЕТ ВНУТРИГОДОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТОКА ПРИ НАЛИЧИИ
МАТЕРИАЛОВ НАБЛЮДЕНИЙ 34
4.1. Методы расчета внутригодового распределения стока 34
4.2. Расчет внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам года методом реального года 35
4.3. Расчет внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам года методом компоновки 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 49
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Исходные данные, изучаемой реки: среднегодовые расходы воды 50
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Разностно-интегральные кривые годового стока, динамика годового
стока 62
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Расчет параметров кривых распределения годового стока 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Кривые обеспеченности годового стока 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Кривые обеспеченности суммарного годового, меженного и зимнего стока 88
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Внутригодовое распределение стока по месяцам в процентах от годового стока методом реального года 104
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Внутригодовое распределение стока по месяцам в процентах от годового стока методом компоновки
Годовой сток - общий объем воды, стекающий в течение года с поверхности участка суши или в русле реки. Годовой сток позволяет судить о водных ресурсах речных бассейнов и целых регионов, степени их увлажненности, о водном балансе различных территорий. Внутригодовое распределение представляет собой количественную оценку распределения стока по сезонам года и месяцам, а также по декадам и неделям внутри месяца. [8]
Исследованиями годового стока и его внутригодовым распределением занимались такие выдающиеся ученые-гидрологи как Д.И. Кочерин, А.В. Огиевский, Б.Д. Зайков, Д.Л. Соколовский, К.П. Воскресенский, С. Н. Крицкий и М. Ф. Менкель, Б.В. Поляков, Л.К. Давыдов, П.С. Кузин, В.Г. Андриянов. А.М. Владимиров, А.В. Рождественский, А.М. Комлев, И. А. Шикломанов и многие другие [8].
Исследованием годового стока и его распределением внутри года рек Томской области и сопредельных территорий на протяжении второй половины ХХ столетия и более 20 лет ХХ1. занимались многие преподаватели кафедры гидрологии ТГУ: Бураков Д.А., Вершинин Д.А. и Вершинина И.П., Дубровская Л.И., Земцов В.А., Инишев Н.Г, Минин Н.К., Нарожный Ю.К., Паромов В.В., Петров А.И., Шантыкова Л.Н., Штауб А.К., Фащевский Б.В, Савичев О.Г., Харанжевская Ю.А. и другие. Обобщение годового стока рек левобережья средней Оби представлено в «Ресурсах поверхностных вод СССР. Алтай и Западная Сибирь. Т.15. Вып3» [15].
В зависимости от наличия и объема информации о стоке при расчетах годового стока применяется один из трех способов:
1) при длительном периоде наблюдений, удовлетворяющем определению нормы стока, расчет осуществляется непосредственно по данным наблюдений, причем в расчетах используется репрезентативный период из этого ряда или весь ряд, если его продолжительность составляет 50 - 60 лет и более;
2) если ряд наблюдений короткий и не репрезентативный, то осуществляется его приведение к длинному периоду путем использования метода гидрологической аналогии;
3) если ряд очень короткий и нельзя применить метод гидрологической аналогии или вообще нет гидрологических наблюдений, то норма годового стока определяется на основании обобщений, осуществленных по изученным рекам, или используются уравнения водного баланса. [8]
Целью работы является рассчитать годовой сток и его внутригодовое распределение реки Васюган с учетом современных данных.
Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) описать физико-географические условия бассейна р. Васюган;
2) оценить гидрологическую изученность бассейна и охарактеризовать водный режим реки;
Годовой сток:
3) произвести анализ рядов годового стока на генетическую и статистическую однородность;
4) произвести выбор репрезентативного ряда наблюдений;
5) определить оценки параметров кривых распределения годового стока;
6) на клетчатках вероятности построить кривые обеспеченности годовых расходов воды и определить годовой сток заданной обеспеченности;
Внутригодовое распределение стока:
7) изучить методы расчета внутригодового распределения стока;
8) рассчитать внутригодовое распределение стока методом компоновки и реального года по месяцам и сезонам заданной обеспеченности;
9) сравнить полученные результаты
В работе используются данные наблюдений гидропостов Росгидромета за стоком (среднегодовые и месячные расходы воды) р. Васюган с начала открытия поста по 2020 год включительно.
В первом разделе приведена краткая физико-географическая характеристика бассейна р. Васюган с привлечением данных по осадкам (таблица 1) и температуре (таблица 3).
Второй раздел посвящен гидрологической изученности и водному режиму реки. Для раскрытия темы были привлечены семь гидропостов с периодом наблюдения от 15 до 85 лет. На данный момент четыре поста закрыты, функционируют только три поста (таблица 8). По водному режиму река Васюган относится к западно-сибирскому типу, что подтверждают гидрографы (рисунок 3).
В третьем разделе представлен анализ рядов годового стока, определенны оценки параметров рядов годового стока: норма (Рср), коэффициент вариации (Cv) и определенно соотношение Cs/Cv. По полученным параметрам определен годовой сток заданной обеспеченности. Здесь же было произведено сравнение (таблица 16) оценок параметров годового стока с данными, ранее опубликованными в работе [15] «Ресурсах поверхностных вод СССР. Алтай и Западная Сибирь. Т.15. Вып. 2, 1972 г
Четвертый раздел посвящен внутригодовому распределению стока, определенного по методам компоновки и реального года по месяцам и сезонам заданной обеспеченности. Произведено сравнение результатов, полученных разными методами. Расхождения в значениях месячного и сезонного стока незначительны.
Гидрологические расчеты проводились с использованием программы Microsoft Excel, для оформления Microsoft Word и Power Point.
Исследованиями годового стока и его внутригодовым распределением занимались такие выдающиеся ученые-гидрологи как Д.И. Кочерин, А.В. Огиевский, Б.Д. Зайков, Д.Л. Соколовский, К.П. Воскресенский, С. Н. Крицкий и М. Ф. Менкель, Б.В. Поляков, Л.К. Давыдов, П.С. Кузин, В.Г. Андриянов. А.М. Владимиров, А.В. Рождественский, А.М. Комлев, И. А. Шикломанов и многие другие [8].
Исследованием годового стока и его распределением внутри года рек Томской области и сопредельных территорий на протяжении второй половины ХХ столетия и более 20 лет ХХ1. занимались многие преподаватели кафедры гидрологии ТГУ: Бураков Д.А., Вершинин Д.А. и Вершинина И.П., Дубровская Л.И., Земцов В.А., Инишев Н.Г, Минин Н.К., Нарожный Ю.К., Паромов В.В., Петров А.И., Шантыкова Л.Н., Штауб А.К., Фащевский Б.В, Савичев О.Г., Харанжевская Ю.А. и другие. Обобщение годового стока рек левобережья средней Оби представлено в «Ресурсах поверхностных вод СССР. Алтай и Западная Сибирь. Т.15. Вып3» [15].
В зависимости от наличия и объема информации о стоке при расчетах годового стока применяется один из трех способов:
1) при длительном периоде наблюдений, удовлетворяющем определению нормы стока, расчет осуществляется непосредственно по данным наблюдений, причем в расчетах используется репрезентативный период из этого ряда или весь ряд, если его продолжительность составляет 50 - 60 лет и более;
2) если ряд наблюдений короткий и не репрезентативный, то осуществляется его приведение к длинному периоду путем использования метода гидрологической аналогии;
3) если ряд очень короткий и нельзя применить метод гидрологической аналогии или вообще нет гидрологических наблюдений, то норма годового стока определяется на основании обобщений, осуществленных по изученным рекам, или используются уравнения водного баланса. [8]
Целью работы является рассчитать годовой сток и его внутригодовое распределение реки Васюган с учетом современных данных.
Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) описать физико-географические условия бассейна р. Васюган;
2) оценить гидрологическую изученность бассейна и охарактеризовать водный режим реки;
Годовой сток:
3) произвести анализ рядов годового стока на генетическую и статистическую однородность;
4) произвести выбор репрезентативного ряда наблюдений;
5) определить оценки параметров кривых распределения годового стока;
6) на клетчатках вероятности построить кривые обеспеченности годовых расходов воды и определить годовой сток заданной обеспеченности;
Внутригодовое распределение стока:
7) изучить методы расчета внутригодового распределения стока;
8) рассчитать внутригодовое распределение стока методом компоновки и реального года по месяцам и сезонам заданной обеспеченности;
9) сравнить полученные результаты
В работе используются данные наблюдений гидропостов Росгидромета за стоком (среднегодовые и месячные расходы воды) р. Васюган с начала открытия поста по 2020 год включительно.
В первом разделе приведена краткая физико-географическая характеристика бассейна р. Васюган с привлечением данных по осадкам (таблица 1) и температуре (таблица 3).
Второй раздел посвящен гидрологической изученности и водному режиму реки. Для раскрытия темы были привлечены семь гидропостов с периодом наблюдения от 15 до 85 лет. На данный момент четыре поста закрыты, функционируют только три поста (таблица 8). По водному режиму река Васюган относится к западно-сибирскому типу, что подтверждают гидрографы (рисунок 3).
В третьем разделе представлен анализ рядов годового стока, определенны оценки параметров рядов годового стока: норма (Рср), коэффициент вариации (Cv) и определенно соотношение Cs/Cv. По полученным параметрам определен годовой сток заданной обеспеченности. Здесь же было произведено сравнение (таблица 16) оценок параметров годового стока с данными, ранее опубликованными в работе [15] «Ресурсах поверхностных вод СССР. Алтай и Западная Сибирь. Т.15. Вып. 2, 1972 г
Четвертый раздел посвящен внутригодовому распределению стока, определенного по методам компоновки и реального года по месяцам и сезонам заданной обеспеченности. Произведено сравнение результатов, полученных разными методами. Расхождения в значениях месячного и сезонного стока незначительны.
Гидрологические расчеты проводились с использованием программы Microsoft Excel, для оформления Microsoft Word и Power Point.
Гидрологическая изученность р. Васюган и ее притоков ухудшается, в связи с сокращением гидропостов.
Проверкой имеющихся рядов годового стока р. Васюган и ее притоков на генетическую и статистическую (по критериям Фишера и Стьюдента) однородность установлено, что ряды однородны таблица 11.
В работе определены оценки параметров кривых распределений годового стока и их относительные среднеквадратические ошибки таблица 12. Для р. Васюган - с. Майск среднемноголетний модуль стока равен М ср = 4,24 л/(с*км2), для р. Васюган - с. Новый Васюган М ср = 4,69 л/(с*км2), для р. Васюган - с. Средний Васюган М ср = 5,11 л/(с*км2). Коэффициент вариации рядов годового стока рек колеблется от 0,29 до 0,40, а для малых рек составляет от 0,42 до 0,60. Наименьшее значение коэффициента вариации имеет ряд годового стока р. Васюган - с. Средний Васюган и равен 0,29.
Произведено сравнение полученных данных с ранее опубликованными данными в “Ресурсах поверхностных вод” [10] Анализ показал, что полученные модули годового стока превышают ранее опубликованные, но не больше 6%.
По полученным параметрам кривых распределения годового стока были построены аналитические кривые с нанесением эмпирических, по которым был определён годовой сток заданной обеспеченности.
Расчет внутригодового распределения стока по месяцам и сезонам методами компоновки и реального года р. Васюган при наличии материалов наблюдений для 5 групп водности: 5, 25, 50, 75 и 95% представлены в ПРИЛОЖЕНИИ Е и Ж.
Наибольшая доля весеннего стока приходится на маловодный по водности год (или 75%) - 86,6%, для летне- осеннего - на очень многоводный год (5%) - 38,4%, для зимнего - наибольшее значение приходится в маловодный период (55%) и составляет 5,34%. Наименьшие значения в процентах от годового стока для весны приходится на очень многоводный год (5%) и составляет 57,3%, для летне-осеннего стока 8,7% в маловодный год (75%), а для зимнего составляет 3,9% многоводный год (25%) (метод компоновки).
Расчетное распределение, определенное по методу компоновки и по методу реального года за весь период наблюдений, по месяцам показывает, какова доля вклада каждого месяца в годовой сток. Если рассматривать маловодный по водности год (75% обеспеченности) то на май месяц приходится 69,8 % годового стока в створе р. Васюган - с. Майск, самым многоводным месяцем июнь (20%) наблюдается в год, а многоводный апрель (22.1%) наблюдался в очень маловодный год (95%), самые маловодные месяцы - это февраль -март (0.50-0,70%).
Полученные новые оценки параметров годового стока и схемы его распределения внутри года р. Васюган можно использовать в проектах на начальных стадиях проектирования.
Проверкой имеющихся рядов годового стока р. Васюган и ее притоков на генетическую и статистическую (по критериям Фишера и Стьюдента) однородность установлено, что ряды однородны таблица 11.
В работе определены оценки параметров кривых распределений годового стока и их относительные среднеквадратические ошибки таблица 12. Для р. Васюган - с. Майск среднемноголетний модуль стока равен М ср = 4,24 л/(с*км2), для р. Васюган - с. Новый Васюган М ср = 4,69 л/(с*км2), для р. Васюган - с. Средний Васюган М ср = 5,11 л/(с*км2). Коэффициент вариации рядов годового стока рек колеблется от 0,29 до 0,40, а для малых рек составляет от 0,42 до 0,60. Наименьшее значение коэффициента вариации имеет ряд годового стока р. Васюган - с. Средний Васюган и равен 0,29.
Произведено сравнение полученных данных с ранее опубликованными данными в “Ресурсах поверхностных вод” [10] Анализ показал, что полученные модули годового стока превышают ранее опубликованные, но не больше 6%.
По полученным параметрам кривых распределения годового стока были построены аналитические кривые с нанесением эмпирических, по которым был определён годовой сток заданной обеспеченности.
Расчет внутригодового распределения стока по месяцам и сезонам методами компоновки и реального года р. Васюган при наличии материалов наблюдений для 5 групп водности: 5, 25, 50, 75 и 95% представлены в ПРИЛОЖЕНИИ Е и Ж.
Наибольшая доля весеннего стока приходится на маловодный по водности год (или 75%) - 86,6%, для летне- осеннего - на очень многоводный год (5%) - 38,4%, для зимнего - наибольшее значение приходится в маловодный период (55%) и составляет 5,34%. Наименьшие значения в процентах от годового стока для весны приходится на очень многоводный год (5%) и составляет 57,3%, для летне-осеннего стока 8,7% в маловодный год (75%), а для зимнего составляет 3,9% многоводный год (25%) (метод компоновки).
Расчетное распределение, определенное по методу компоновки и по методу реального года за весь период наблюдений, по месяцам показывает, какова доля вклада каждого месяца в годовой сток. Если рассматривать маловодный по водности год (75% обеспеченности) то на май месяц приходится 69,8 % годового стока в створе р. Васюган - с. Майск, самым многоводным месяцем июнь (20%) наблюдается в год, а многоводный апрель (22.1%) наблюдался в очень маловодный год (95%), самые маловодные месяцы - это февраль -март (0.50-0,70%).
Полученные новые оценки параметров годового стока и схемы его распределения внутри года р. Васюган можно использовать в проектах на начальных стадиях проектирования.