Бойко Вікторія Михайлівна. Розрахункова методика для визначення максимального весняного стоку в басейні р.Сейм: дисертація канд. геогр. наук: 11.00.07 / Одеський держ. екологічний ун-т. - О., 2003.
Анотація до роботи:
Бойко В.М. Розрахункова методика для визначення максимального весняного стоку в басейні р.Сейм. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук. – Спеціальність 11.00.07 – гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія. –Одеський державний екологічний університет, Одеса, 2003.
Основу розрахункової і прогностичної схем складають карти змінювання по території середніх максимальних снігозапасів на відкритій місцевості, тривалості схилового припливу і коефіцієнтів стоку (причому дві останні відображають розподіл величин, приведених до однорідних умов підстильної поверхні); рекомендації щодо встановлення норми опадів за період водопілля; регіональні рівняння для обчислення середніх зважених снігозапасів з урахуванням особливостей снігонакопичення у лісі; рівняння для визначення тривалості схилового припливу і коефіцієнтів стоку з урахуванням поправок на вплив заболоченості і залісеності. Встановлено, що на досліджуваній території ліси й болота є факторами природної зарегульованості стоку – вони сприяють зменшенню негативних наслідків при високих водопіллях, оскільки під впливом боліт і лісів шари й коефіцієнти стоку знижуються, а період стікання тало–дощових вод по схилах до руслової мережі стає більш тривалим. Коефіцієнти повноти схилового припливу, гідрографічні коефіцієнти визначаються співвідношеннями між часом руслового добігання і тривалістю схилового припливу, а коефіцієнти русло-заплавного і берегового регулювання – розмірами водозборів. Розроблену розрахункову схему реалізовано для річок басейну р.Сейм і суміжних з ним водозборів лівих притоків Дніпра, а її прогностичний варіант – для вищих за норму весняних водопіль у басейнах р.Сейм і р.Головесня.
У дисертаційному дослідженні виконано теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що полягає у розробці розрахункової структури для встановлення максимального весняного стоку та заснованому на ній прогностичного варіанту для басейну р.Сейм і суміжних водозборів лівих притоків Дніпра.
Аналітичний огляд існуючої науково–методичної бази з розрахунків характеристик весняного стоку показав, що вона вже не може відповідати сучасному рівню розвитку гідрології і рівню вимог до гідрологічного розрахункового чи прогностичного продукту. Пріоритетним і визнаним у розробках останніх років є використання при побудові розрахункових структур генетичних методів. Нині для регіону дослідження розрахункова структура, заснована на таких науково–методичних підходах, відсутня.
Для басейну р.Сейм і прилеглих до нього водозборів розроблена регіональна методика для обчислення максимальних витрат води весняного водопілля різної ймовірності перевищення, яка базується на генетичній формулі стоку А.М.Бефані. У роботі запропоновано формулу, до складу якої в явному вигляді входять параметри, що описують весь процес формування максимального весняного стоку на схилах і в руслі. Введення до структури максимальних снігозапасів дозволяє вперше застосувати її для довгострокового прогнозування максимальних витрат весняного водопілля.
Параметри розрахункової структури були встановлені і обґрунтовані на основі статистичної обробки багаторічних рядів шарів і максимальних витрат весняного водопілля та максимальних (перед початком водопілля) снігозапасів, їх просторового узагальнення та за результатами чисельних розрахунків. При статобробці перевагу надано методу найбільшої правдоподібності, як такому, що забезпечує вищу точність. Встановлена внутрішня кореляція дозволила зробити висновок про незалежний розподіл у часі членів досліджуваних рядів і прийняти до використання всю довжину вибірок. Параметри кривих статистичного розподілу визначені за трипараметричним гама–розподілом із нормуванням співвідношення Cs/Cv.
Узагальнення середніх з максимальних за багаторіччя снігозапасів на відкритій місцевості перед початком весняного водопілля, коефіцієнтів весняного стоку, тривалості схилового припливу виконано у вигляді карт їх просторового розподілу (причому дві останні відображають розподіл величин, приведених до однорідних умов підстильної поверхні). На вперше побудованій карті змінювання по території тривалості схилового припливу виділені зони з проявом карсту, який, за інших рівних умов, уповільнює більш, ніж у 2 – 3 рази процес стікання води по схилах.
Встановлено, що в межах досліджуваного регіону ліси й болота є факторами природної зарегульованості стоку, які сприяють зменшенню негативних наслідків при високих водопіллях. Під їх впливом шари і коефіцієнти стоку знижуються, а період стікання тало–дощових вод по схилах до руслової мережі стає більш тривалим. Для врахування виявленого впливу цих зональних ландшафтних факторів запропоновано числові поправки і рекомендовано порядок їх введення при користуванні картами.
На основі аналізу багаторічних рядів максимальних снігозапасів у полі і лісі встановлено, що ліс є фактором додаткового накопичення снігозапасів, збільшуючи їх, порівняно з відкритою місцевістю, в середньому на 10-12%. Даний факт ураховується розрахунковою і прогностичною схемами через поправочний коефіцієнт.
Обґрунтовано порядок встановлення норми опадів за період від дати формування максимальних снігозапасів до завершення водопілля, її величини диференційовані для різних за площею водозборів в залежності від географічного положення об’єктів.
Розрахункові характеристики гідрографів, зокрема, тривалість схилового припливу То під час весняного водопілля, отримано числовими методами з використанням простої однокрокової ітерації. Виявлений вплив на То регулюючих природних факторів свідчить про неможливість осереднення його значень по території і про доцільність просторового представлення змінювання То в межах досліджуваного регіону.
На основі обробки і аналізу фактичних даних вимірів витрат води в створах діючих гідрологічних постів обґрунтовано регіональні параметри формули визначення швидкості руслового добігання при формуванні водопіль розрахункових забезпеченостей.
Коефіцієнти повноти схилового припливу та гідрографічні визначаються співвідношеннями tp/То, коефіцієнти русло-заплавного регулювання kF встановлено зворотним шляхом з базової розрахункової схеми. Для практичного використання зазначені коефіцієнти подаються у табличній формі. Знижуючий вплив на максимальні витрати води русло–заплавного регулювання оцінюється його коефіцієнтами від 1.0 (для малих річок з площею водозборів F < 1 км2) до 0.22 (для річок з F >50000 км2).
Точність обчислення максимальних витрат весняного водопілля визначена порівнянням середньої відносної і середньої квадратичної похибок вихідних даних по максимальному стоку. Середня відносна похибка розрахунку максимумів становить ±14,3% при середній квадратичній похибці 15,2%, що дозволяє рекомендувати розроблену методику для практичного використання.
На основі розрахункової схеми вперше запропоновано й методику для довгострокового прогнозування максимальних витрат високих весняних водопіль. В реальному часі методику можна використовувати у двох варіантах встановлення сумарної водоподачі: „фактичні снігозапаси плюс норма опадів” або „фактичні снігозапаси плюс очікувана за прогнозом кількість опадів”.
Розрахункову схему у прогностичному варіанті випробувано за трьома сценаріями можливого поєднання вхідних даних для двох високих водопіль на річках басейну Сейму, а також для всіх вищих за норму водопіль на р.Сейм–с.Мутин і р.Головесня–с.Покошичі. Критерій точності прогностичної методики для р.Сейм–с.Мутин і р.Головесня–с.Покошичі знаходиться на рівні задовільних оцінок (0.8–0.65), забезпеченість методики складає 72%. Середня похибка прогнозів максимальних витрат води окремих високих водопіль у басейні р.Сейм виявилася задовільною також і з огляду на існуючу точність оперативних довгострокових прогнозів.
Таким чином, для досліджуваної території можна рекомендувати єдину структуру розрахункової і прогностичної формули. Запропонований варіант прогностичної схеми може застосовуватися для просторового оцінювання максимальних витрат водопілля в роки зі стійкими зимовими умовами і значними снігозапасами, а також може слугувати основою подальших пошуків параметрів структури для прогнозування не тільки високих весняних водопіль.
