Аннотация
Введение 3
1. Общие сведения о бассейне Обь-Томского междуречья 5
1.1. географическое положение 5
1.2. Климат 6
1.3. Геологическое строение 6
1.4. Почвы и растительность 7
1.5. Г идрологический режим 9
2. Математическое моделирование формирования весеннего половодья 10
2.1. Факторы формирования гидрографа весеннего половодья 10
2.2. Снежный покров и его характеристики 11
2.3. Снеготаяние, водоотдача и приток в гидрографическую сеть 15
2.4. Расчет водоотдачи из снежного покрова 17
2.5. Математические модели гидрографов половодий и паводков 23
2.5.1. Математическая модель Гидрометцентра СССР 23
2.5.2. Модель ГГИ 28
2.5.3. Математическая модель формирования талого и дождевого стока
В.И. Корня и В.А. Бельчикова 30
2.5.4. Расчет гидрографа реки за период половодья по модели Д.А.
Буракова 32
2.5.5. Европейская модель 39
3. Математическая модель гидрографа весеннего половодья р.Порос-
с.Зоркальцево 42
3.1. Объект исследования 42
3.2. Исходные данные 43
3.3. Подготовительные работы для расчета весеннего половодья реки
Порос по математической модели Д.А. Буракова 43
3.4. Математическая модель гидрографа весеннего половодья Д.А.
Буракова 45
Заключение 54
Список использованной литературы 55
Приложения 57
Приложение А Морфометрические характеристики площадей линий
стекания (расчетных участков) бассейна р. Порос 58
Приложение Б Осредненные морфометрические характеристики
площадей линий стекания (расчетных участков) бассейна р. Порос 59
Приложение В Оптимизированные параметры 60
Приложение Г Рассчитанные и фактические гидрографы весеннего половодья р.Порос 70
Математическое моделирование процессов формирования речного стока образует базовый исследовательский и инженерный инструментарий современной гидрологии. Условия формирования весеннего половодья значительно изменяются от года к году, вследствие чего моделирование весеннего половодья представляет большую сложность. Кроме того, из-за залесенности и заболоченности водосборных бассейнов рек Обь - Томского междуречья процесс формирования половодья становится более сложным. Разброс по временному периоду пиков, составляющих волн половодья - лесной, болотной и полевой,- создает условия для образования множества комбинаций, усложняющих подбор более подходящих и устойчивых параметров математической модели.
Каждый год накапливается разное количество снега, почва обладает разной водопроницаемостью, с разной интенсивностью протекает таяние снежного покрова. Изучение хода весеннего половодья во времени для исследуемого бассейна реки Порос и разработка математической модели гидрографа весеннего половодья является одной из важных задач гидрологического обслуживания народного хозяйства.
Актуальность данной темы заключается в том, что бассейн р. Порос подвергается интенсивному освоению. Поэтому исследование режима основного водотока и создание математической модели гидрографа весеннего половодья позволит при помощи имитационного моделирования влияния хозяйственной деятельности уменьшить экологическую нагрузку на данную территорию.
Целью дипломной работы является изучение условий формирования стока и создание математической модели основной его фазы - гидрографа весеннего половодья с учетом ландшафтных особенностей малого водосбора р. Порос - с. Зоркальцево.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
1. Выявление ландшафтных особенностей водосбора на основе карт Обь
• Томского междуречья, выделение однородных типов ландшафтов по условиям формирования стока;
2. Подготовка данных: запас воды в снеге, суммы суточных осадков, среднесуточные температуры воздуха, показателя осеннего увлажнения
• паводочный сток за предыдущую осень и ежедневных расходов воды р. Порос - с. Зоркальцево);
3. Построение комплексных гидрографов весеннего половодья р.Порос - пос. Зоркальцево за период 1974 - 2000 гг., выбор лет с особенностями формирования гидрографа по водности половодья;
4. Выбор оптимальной математической модели и определение ее параметров;
5. Оценка вклада стока с каждой ландшафтной зоны в общий сток речного бассейна р. Порос.
При выполнении работы были использованы: ГИС технологии программы SMS 9.2, «trans_df» - программа расчета гидрографа весеннего половодья по данным о снеготаянии водоотдачи из снега и склонов и добегания по русловой сети.
Исходными данными в работе принимались ежедневные расходы воды за период весеннего половодья с 1974 по 2000 гг., также значения метеорологических величин, таких как среднесуточная температура и количество выпавших осадков за период с 1.04 по 30.06 по метеостанции г.Томск, данные о снежном покрове (запас воды в снежном покрове на 20 марта), осеннее увлажнение - слои паводочного стока за август-октябрь предыдущего года.
Создана математическая модель гидрографа весеннего половодья с учетом ландшафтных особенностей малого водосбора р. Порос, при помощи которой получены частные гидрографы с каждой из 10-ти выделенных ландшафтных зон, что позволило оценить вклад каждой из них в общий сток.
Анализ долей вклада для разных ландшафтных зон показал, что максимальный вклад оказывает болото для маловодного года - 66%.
Наибольшие значения для маловодного периода объясняются влагоёмкими свойствами болотного массива. Далее по доле вклада следует поле - 42% за многоводный период и 29% за средневодный период. Наименьший вклад оказывает лесной ландшафт - 18% (средний по водности период).
Значения критерия качества за период с 1974 по 2000 гг. составили: для 1977г. - 0,51 м3/с; для 1974г. - 0,38 м3/с; для 1986г. -0,25 м3/с; для 1976г. - 0,33 м3/с; для 1978г. - 0,38 м3/с; для 1980г. - 0,36 м3/с; для 1981г. - 0,3 м3/с; для 1982г. - 0,29 м3/с; для 1990г. - 0,27 м3/с. Общий 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 бассейна р. Порос. Наибольший критерий качества характерен для многоводного периода (1977г.).
