Аннотация 2
Введение 4
1 Общие сведения о бассейне Обь -Томского междуречья 6
1.1 Географическое положение 6
1.2 Климат 7
1.3 Геологическое строение 9
1.4 Почвы и растительность 11
1.5 Гидрографическая изученность и гидрологический режим 14
2 Статистический анализ ряда данных р. Порос - с. Зоркальцево 16
2.1 Норма стока 16
2.2 Проверка ряда на репрезентативность 20
2.3 Оценка и анализ однородности стока 21
2.3.1 Критерий Стьюдента для проверки значимости различия средних
значений двух выборок 22
2.3.2 Критерий Фишера для проверки значимости различия двух дисперсий 23
3 Математическая модель гидрографа стока 25
3.1 Описание программы 25
3.2 Параметры модели 26
3.2.1 Снежный покров и его характеристики 26
3.2.2 Испарение с поверхности водного объекта 28
3.2.3 Влажность почвы 28
3.3 Расчёт модели 29
4 Сравнение фактического ряда наблюдения и прогнозируемого ряда р. Порос - с. Зоркальцево с 1974 по 2016 гг. 35
Заключение 38
Список использованной литературы 39
Моделирование - исследование объектов на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя. Моделирование процессов формирования речного стока образует базовый исследовательский и инженерный инструментарий современной гидрологии. Оно в принципе способно решать традиционные и многие новые задачи гидрологии. В основном - это изучение процессов формирования стока с помощью модели. Количество различных моделей стока насчитывается многими десятками - от элементарных точечных до распределенных, с сотнями пространственных элементов и десятками параметров в каждом. Но все они основаны на описании физических процессов формирования стока.
Исходными данными в работе являются: среднегодовые расходы воды р. Порос - с. Зоркальцево с 1974 по 2016 гг. [18], среднемесячные и среднесуточные значения расходов воды с 2008 по 2016 гг., а также значения осадков, температуры и испарения с ГМС Томск начиная с 1935 по 2017 гг.
Актуальность темы заключается в том, что бассейн р. Порос подвергается интенсивному освоению. Специфичность таких малых рек требует разработок новых и усовершенствования существующих методов оценки и прогноза стока. Необходимо знать, как будет вести себя водный объект в будущем. Однако гидрологическим процессам характерна повторяемость циклов. Поэтому часто для того, чтобы понять ход колебаний расходов воды в будущем необходимо знать, как вели себя расходы воды в предшествующие годы.
Целью работы является изучить условия формирования стока и создать концептуальную модель гидрографа стока за многолетний период, а также на основе имеющихся данных смоделировать средние годовые и среднемесячные расходы воды и дать оценку получившимся результатам.
Для решения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Собрать исходные гидрологические данные по р. Порос - с. Зоркальцево;
2. Подготовить метеорологические данные: осадков и температуры по ГМС Томск за 1935 по 2017 гг.;
3. Определить статистические характеристики среднего годового стока;
4. Изучить модель Hbv-light и смоделировать гидрограф стока, проведя регрессию и восстановив данные вплоть до 1935 г.;
5. Оценить значимость полученной модели разными способами.
При выполнении работы использовалась математическая модель HBV - это концептуальная модель речного бассейна, разработанная в Шведском метеорологическом и гидрологическом институте, рекомендованная Всемирной Метеорологической Организацией. Модель HBV является компьютеризированной моделью водосбора, которая преобразует осадки, потенциальное испарение и тающий снег в речной сток с помощью моделирования естественных гидрологических процессов [4].
Основной целью данной работы было смоделировать гидрограф s стока р. Порос - с. Зоркальцево за разные годы с помощью модели НВУпо методу Монте-Карло, а также получить месячные значения расходов воды за период с 1935 по 2017 гг., с помощью данной модели.
Согласно полученным данным, проведенному анализу, можно сделать вывод о том, что полученная модель дает удовлетворительный результат. Расчет критерия качества производился по двум методам: по методу Монте - Карло был определен критерий эффективности, который показал хорошее значение смоделированного ряда (Reff = 0,63), а также расчет производился по формуле (24), по которой критерий качества показал удовлетворительный результат моделирования (m = 0,59).
Далее были проанализированы и сравнены фактический и смоделированные ряды. Нормы стока этих рядов отличаются друг друга по абсолютной ошибке на 11% (рер.факт. = 0,500 м3/с; Qcp модель. 0,448 м3/с).
Также при сравнении расходов воды различной обеспеченности было установлено, что модель НВУметод Монте-Карло дает схожие значения двух сравниваемых рядов за совместный период наблюдения (1974 - 2016 гг.). Абсолютные ошибки варьируются в диапазоне от 10,4 % до 21,1 %.
Исходя из всего приведенного выше, можно сделать вывод о том, что модель НВУдля моделирования помесячных значений использовать не представляется возможным, в связи с большими погрешностями расчета.
Однако модель НВУ дает хороший результаты для расчета средних годовых расходов воды, исследуемые параметры модели хорошо отражают происходящие процессы на реке.
