ВНУТРИГОДОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ЕСТЕСТВЕННАЯ ЗАРЕГУЛИРОВАННОСТЬ СТОКА БАССЕЙНА РЕКИ ВАСЮГАН
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БАССЕЙНА РЕКИ ВАСЮГАН 8
1.1 Географическое положение, рельеф и гидрогеология 8
1.2 Климат 10
1.3 Почвы и растительность 11
1.4 Гидрография бассейна реки 14
2. ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ И ВОДНЫЙ РЕЖИМ РЕКИ ВАСЮГАН 15
2.1 Гидрологическая изученность бассейна 15
2.2 Водный режим реки 16
3. ВНУТРИГОДОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТОКА ПО СЕЗОНАМ И МЕСЯЦАМ РЕКИ ВАСЮГАН И ЕЕ ПРИТОКОВ 19
3.1 Факторы внутригодового распределения стока 19
3.2 Методы расчета внутригодового распределения стока 21
3.3 Расчет внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам
года методом реального года 36
3.4 Расчет внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам
года методом компоновки 33
4. ЕСТЕСТВЕННАЯ ЗАРЕГУЛИРОВАННОСТЬ РЕЧНОГО СТОКА 40
4.1 Коэффициент естественной зарегулированности стока 40
4.2 Изменчивость коэффициента естественной зарегулированности
стока реки Васюган 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 43
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Исходные данные: среднемесячные расходы воды на постах в бассейне реки Васюган 45
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Расчет и построение эмпирических ординат кривых вероятностного распределения годового, меженного, зимнего стока бассейна реки Васюган за многолетний период наблюдений 52
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Расчет и построение эмпирических ординат кривых вероятностного распределения годового, меженного и зимнего стока бассейна реки Васюган с начала открытия постов до 1975 г. 60
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Расчет и построение эмпирических ординат кривых вероятностного распределения годового, меженного и зимнего стока бассейна реки Васюган за период с 1976-2011 гг. 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Расчет и построение эмпирических ординат кривых вероятностного распределения коэффициентов естественной зарегулированности стока 92
1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БАССЕЙНА РЕКИ ВАСЮГАН 8
1.1 Географическое положение, рельеф и гидрогеология 8
1.2 Климат 10
1.3 Почвы и растительность 11
1.4 Гидрография бассейна реки 14
2. ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ И ВОДНЫЙ РЕЖИМ РЕКИ ВАСЮГАН 15
2.1 Гидрологическая изученность бассейна 15
2.2 Водный режим реки 16
3. ВНУТРИГОДОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТОКА ПО СЕЗОНАМ И МЕСЯЦАМ РЕКИ ВАСЮГАН И ЕЕ ПРИТОКОВ 19
3.1 Факторы внутригодового распределения стока 19
3.2 Методы расчета внутригодового распределения стока 21
3.3 Расчет внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам
года методом реального года 36
3.4 Расчет внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам
года методом компоновки 33
4. ЕСТЕСТВЕННАЯ ЗАРЕГУЛИРОВАННОСТЬ РЕЧНОГО СТОКА 40
4.1 Коэффициент естественной зарегулированности стока 40
4.2 Изменчивость коэффициента естественной зарегулированности
стока реки Васюган 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 43
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Исходные данные: среднемесячные расходы воды на постах в бассейне реки Васюган 45
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Расчет и построение эмпирических ординат кривых вероятностного распределения годового, меженного, зимнего стока бассейна реки Васюган за многолетний период наблюдений 52
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Расчет и построение эмпирических ординат кривых вероятностного распределения годового, меженного и зимнего стока бассейна реки Васюган с начала открытия постов до 1975 г. 60
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Расчет и построение эмпирических ординат кривых вероятностного распределения годового, меженного и зимнего стока бассейна реки Васюган за период с 1976-2011 гг. 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Расчет и построение эмпирических ординат кривых вероятностного распределения коэффициентов естественной зарегулированности стока 92
В выпускной квалификационной работе рассмотрено внутригодовое распределение стока методами компоновки и реального года на основе современных данных Росгидромета с 1936 - 2011 года.
Важной научной и практической проблемой современной гидрологии является изучение внутригодового распределения стока рек. Учет внутригодовой изменчивости стока воды возникает на этапах планирования мероприятий по улучшению экологического состояния малых и средних рек, при разработке мероприятий по борьбе с наводнениями, при осушении болот и заболоченных земель, при рациональном использовании водных ресурсов водопользователями. Классические приемы расчета внутригодового распределения стока разработаны В.Г. Андреяновым (1960 [1] и др.).
Характер внутригодового распределения стока рек отражает степень его естественной зарегулированности под воздействием комплекса природных факторов. Климат определяет режим поступления атмосферной влаги на поверхность речного бассейна. Однако главная роль во внутригодовом естественном регулировании стока принадлежит самому бассейну реки - его размерам, геологическому строению, рельефу, почвенно-растительному покрову, количеству и характеру озер, болот и т.д. [2]
Потребность в количественной оценке степени естественной зарегулированности стока появилась, в связи с тем, что большой ряд чисел, отражающий характер внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам, трудно использовать в различного рода эмпирических зависимостях. Поэтому в разное время исследователи использовали коэффициенты, отражающие соотношение объемов стока или средних расходов воды за разные интервалы годового цикла. [2]
В последние годы вопросу влияния климата на водный режим рек посвящено большое количество публикаций. 25 ноября 2014 г. на Общественном совете при Роскомгидромете были представлены основные выводы Второго оценочного доклада Роскомгидромета (М., 2014. С. 58) об изменениях климата и последствиях на территории Российской Федерации. Вывод доклада: на всей территории России температура приземного слоя воздуха растет с 1976 года; сильно возросло число опасных гидрометеорологических явлений: аномальные температуры, сильные осадки, наводнения, засухи и другие явления. Согласно гипотезам данного исследования, в результате должны обнаружиться изменения во внутригодовом распределении стока по сезонам и месяцам года бассейна реки Васюган как в процентном соотношении, так и количественном, тогда можно будет утверждать об изменение гидрологического режима. Возможны изменения в коэффициентах естественной зарегулированности стока в сравнении с рассчитанными ранее.
Цель работы: расчет внутригодового распределения и естественная
зарегулированность стока бассейна р. Васюган.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. рассмотреть физико-географическую характеристику бассейна реки Васюган;
2. изучить методы расчета внутригодового распределение стока;
3. восстановить пропуски наблюдений, если это возможно, и провести проверку рядов годового стока на однородность;
4. рассчитать внутригодовое распределение стока р. Васюган и ее притоков по сезонам и месяцам года при наличии материалов наблюдений;
5. проанализировать изменения распределения стока между двумя выделенными временными периодами и оценить величину отклонений в различные по водности годы;
6. определить естественную зарегулированность стока р. Васюган и ее притоков;
7. произвести сравнение полученных результатов со значениями, опубликованными в гидрологическом справочнике «Ресурсы поверхностных вод рек СССР. Т. 15, Вып.2, 1973 г.» [3].
В работе используются данные наблюдений шести гидропостов Росгидромета за стоком (среднемесячные и среднегодовые расходы воды) р. Васюган и ее притоков с начала открытия поста по 2011 год включительно.
Годовой цикл водного режима рек можно подразделить на несколько характерных частей, называемых фазами водного режима. Основными фазами водного режима являются половодье, летне-осенняя и зимняя межени.
При расчете внутригодового распределения стока при наличии многолетних данных применяют следующие методы: водного баланса, компоновки и реального года. Число, продолжительность и характерные особенности водного режима определяется условиями питания и изменением этих условий в течение года. Межсезонное распределение стока не остается постоянным из года в год. Его исследование и расчет можно выполнять методами математической статистики. При расчете межсезонного распределения стока год обычно делят на два основных периода: половодье и межень.
Внутригодовое распределение может быть представлено в виде гидрографа стока (в суточных расходах воды за 365-366 дн.), в виде процентного распределения по месяцам и сезонам, в виде кривых продолжительности стояния суточных расходов воды.
Исследованиями и разработкой методов расчета внутригодового распределения стока в советское время занимались многие ученые-гидрологи: Д.Л. Соколовский, К.П. Воскресенский, И.М. Лившиц, В.Г. Андреянов и другие [4]. По Томской области исследованиями внутригодового распределения стока в разные годы занимались: Б.В. Фащевский, А.И. Петров, В.А. Земцов, О.Г. Савичев и другие.
В процессе работы широко применялись программа Excel, пакет процедур Microsoft Office XP под Windows.
Важной научной и практической проблемой современной гидрологии является изучение внутригодового распределения стока рек. Учет внутригодовой изменчивости стока воды возникает на этапах планирования мероприятий по улучшению экологического состояния малых и средних рек, при разработке мероприятий по борьбе с наводнениями, при осушении болот и заболоченных земель, при рациональном использовании водных ресурсов водопользователями. Классические приемы расчета внутригодового распределения стока разработаны В.Г. Андреяновым (1960 [1] и др.).
Характер внутригодового распределения стока рек отражает степень его естественной зарегулированности под воздействием комплекса природных факторов. Климат определяет режим поступления атмосферной влаги на поверхность речного бассейна. Однако главная роль во внутригодовом естественном регулировании стока принадлежит самому бассейну реки - его размерам, геологическому строению, рельефу, почвенно-растительному покрову, количеству и характеру озер, болот и т.д. [2]
Потребность в количественной оценке степени естественной зарегулированности стока появилась, в связи с тем, что большой ряд чисел, отражающий характер внутригодового распределения стока по сезонам и месяцам, трудно использовать в различного рода эмпирических зависимостях. Поэтому в разное время исследователи использовали коэффициенты, отражающие соотношение объемов стока или средних расходов воды за разные интервалы годового цикла. [2]
В последние годы вопросу влияния климата на водный режим рек посвящено большое количество публикаций. 25 ноября 2014 г. на Общественном совете при Роскомгидромете были представлены основные выводы Второго оценочного доклада Роскомгидромета (М., 2014. С. 58) об изменениях климата и последствиях на территории Российской Федерации. Вывод доклада: на всей территории России температура приземного слоя воздуха растет с 1976 года; сильно возросло число опасных гидрометеорологических явлений: аномальные температуры, сильные осадки, наводнения, засухи и другие явления. Согласно гипотезам данного исследования, в результате должны обнаружиться изменения во внутригодовом распределении стока по сезонам и месяцам года бассейна реки Васюган как в процентном соотношении, так и количественном, тогда можно будет утверждать об изменение гидрологического режима. Возможны изменения в коэффициентах естественной зарегулированности стока в сравнении с рассчитанными ранее.
Цель работы: расчет внутригодового распределения и естественная
зарегулированность стока бассейна р. Васюган.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. рассмотреть физико-географическую характеристику бассейна реки Васюган;
2. изучить методы расчета внутригодового распределение стока;
3. восстановить пропуски наблюдений, если это возможно, и провести проверку рядов годового стока на однородность;
4. рассчитать внутригодовое распределение стока р. Васюган и ее притоков по сезонам и месяцам года при наличии материалов наблюдений;
5. проанализировать изменения распределения стока между двумя выделенными временными периодами и оценить величину отклонений в различные по водности годы;
6. определить естественную зарегулированность стока р. Васюган и ее притоков;
7. произвести сравнение полученных результатов со значениями, опубликованными в гидрологическом справочнике «Ресурсы поверхностных вод рек СССР. Т. 15, Вып.2, 1973 г.» [3].
В работе используются данные наблюдений шести гидропостов Росгидромета за стоком (среднемесячные и среднегодовые расходы воды) р. Васюган и ее притоков с начала открытия поста по 2011 год включительно.
Годовой цикл водного режима рек можно подразделить на несколько характерных частей, называемых фазами водного режима. Основными фазами водного режима являются половодье, летне-осенняя и зимняя межени.
При расчете внутригодового распределения стока при наличии многолетних данных применяют следующие методы: водного баланса, компоновки и реального года. Число, продолжительность и характерные особенности водного режима определяется условиями питания и изменением этих условий в течение года. Межсезонное распределение стока не остается постоянным из года в год. Его исследование и расчет можно выполнять методами математической статистики. При расчете межсезонного распределения стока год обычно делят на два основных периода: половодье и межень.
Внутригодовое распределение может быть представлено в виде гидрографа стока (в суточных расходах воды за 365-366 дн.), в виде процентного распределения по месяцам и сезонам, в виде кривых продолжительности стояния суточных расходов воды.
Исследованиями и разработкой методов расчета внутригодового распределения стока в советское время занимались многие ученые-гидрологи: Д.Л. Соколовский, К.П. Воскресенский, И.М. Лившиц, В.Г. Андреянов и другие [4]. По Томской области исследованиями внутригодового распределения стока в разные годы занимались: Б.В. Фащевский, А.И. Петров, В.А. Земцов, О.Г. Савичев и другие.
В процессе работы широко применялись программа Excel, пакет процедур Microsoft Office XP под Windows.
При наличии материалов наблюдений было рассчитано ВГРС по сезонам и месяцам заданной обеспеченности.(5, 25, 50,75, 95%) в процентах от годового стока р. Васюган и ее притоков.
Полученные значения ВГРС по сезонам за многолетний период изменились на 0,1 - 12% в сравнении с опубликованными в «Ресурсах поверхностных вод» [4]. Также изменилось распределение по месяцам, но более значительно (на 10-20 % в многоводные месяцы, маловодные месяцы, такие как февраль, март изменились совсем не значительно 0,1 - 1%). Получены новые значения ВГРС для створов р. Горчак - пос. Майск, р. Нюролька - пос. Мыльджино, р. Вачев - пос. Мыльджино.
Результаты расчета ВГРС по сезонам методом компоновки таковы: в створе р. Васюган - с. Средний Васюган доля весеннего стока в зависимости от водности года (принятой обеспеченности) изменяется от 45 до 67%, на долю летне-осеннего стока приходится 24-47%, а зимнего 7 - 9,5%., близкие значения получены и методом реального года (Таблицы 11-13, 20-22). Произведено сравнение распределения по месяцам,
определенных двумя методами: компоновки и реального года. Для среднего по водности года (50% обеспеченности) наибольшая доля месячного стока приходится на май и колеблется от 17 до 35%, второй по водности месяц в большинстве случаев - июнь (20-35%). Наименьшая доля месячного стока в году приходится на февраль - март (1-2%).
В работе произведено сравнение результатов расчета ВГРС по сезонам и месяцам методом компоновки за два репрезентативных периода: первый период (П1) - с начала открытия поста по 1975 г., а второй период (П2) с 1976 по 2011 г. включительно. Сравнение гистограмм распределения по сезонам показало: доли весеннего и летне-осеннего стока П2 в зависимости от водности года (обеспеченности) изменилась в среднем на ±10-20%, доли зимнего стока также изменилась, но незначительно (±5-6%).
По формуле Комлева получены коэффициенты естественной зарегулированности за каждый год и рассчитаны основные статистические характеристики ряда. Построены интегральные кривые изменения коэффициента в многолетнем разрезе.
Полученные значения ВГРС по сезонам за многолетний период изменились на 0,1 - 12% в сравнении с опубликованными в «Ресурсах поверхностных вод» [4]. Также изменилось распределение по месяцам, но более значительно (на 10-20 % в многоводные месяцы, маловодные месяцы, такие как февраль, март изменились совсем не значительно 0,1 - 1%). Получены новые значения ВГРС для створов р. Горчак - пос. Майск, р. Нюролька - пос. Мыльджино, р. Вачев - пос. Мыльджино.
Результаты расчета ВГРС по сезонам методом компоновки таковы: в створе р. Васюган - с. Средний Васюган доля весеннего стока в зависимости от водности года (принятой обеспеченности) изменяется от 45 до 67%, на долю летне-осеннего стока приходится 24-47%, а зимнего 7 - 9,5%., близкие значения получены и методом реального года (Таблицы 11-13, 20-22). Произведено сравнение распределения по месяцам,
определенных двумя методами: компоновки и реального года. Для среднего по водности года (50% обеспеченности) наибольшая доля месячного стока приходится на май и колеблется от 17 до 35%, второй по водности месяц в большинстве случаев - июнь (20-35%). Наименьшая доля месячного стока в году приходится на февраль - март (1-2%).
В работе произведено сравнение результатов расчета ВГРС по сезонам и месяцам методом компоновки за два репрезентативных периода: первый период (П1) - с начала открытия поста по 1975 г., а второй период (П2) с 1976 по 2011 г. включительно. Сравнение гистограмм распределения по сезонам показало: доли весеннего и летне-осеннего стока П2 в зависимости от водности года (обеспеченности) изменилась в среднем на ±10-20%, доли зимнего стока также изменилась, но незначительно (±5-6%).
По формуле Комлева получены коэффициенты естественной зарегулированности за каждый год и рассчитаны основные статистические характеристики ряда. Построены интегральные кривые изменения коэффициента в многолетнем разрезе.
