Научная статья на тему 'Использование бассейнов-аналогов для оценки годового объема стока с целью управления водными ресурсами (на примере бассейна Р. Алей)'

Использование бассейнов-аналогов для оценки годового объема стока с целью управления водными ресурсами (на примере бассейна Р. Алей) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
148
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АЛЕЙ / МОДЕЛИРОВАНИЕ / ПРОГНОЗ ГОДОВОГО СТОКА / БАССЕЙН-АНАЛОГ / THE ALEI / MODELING / ANNUAL RUNOFF PREDICTION / BASIN-ANALOG

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Белова Ольга Владимировна, Галахов Владимир Прокопьевич

Материалы проведенных численных экспериментов показывают, что с помощью бассейнов-аналогов можно предсказывать величины поверхностного стока рек в условиях недостатка метеорологической информации и использовать их для управления водными ресурсами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Белова Ольга Владимировна, Галахов Владимир Прокопьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The Use of Basins-Analogs for Estimation of Annual Runoff to Manage Water Resources (the Alei River Basin as a Case Study)

The pursued numerical experiments have proved the possibility to forecast a river surface runoff volume under the lack of meteorological data using basins-analogs. The data above can be used for the purpose of water resources management as well.

Текст научной работы на тему «Использование бассейнов-аналогов для оценки годового объема стока с целью управления водными ресурсами (на примере бассейна Р. Алей)»

УДК 556.1

О.В. Белова, В.П. Галахов

Использование бассейнов-аналогов для оценки годового объема стока с целью управления водными ресурсами (на примере бассейна р. Алей)

O. V. Belova, V.P. Galakhov The Use of Basins-Analogs for Estimation of Annual Runoff to Manage Water Resources (the Alei River Basin as a Case Study)

Материалы проведенных численных экспериментов показывают, что с помощью бассейнов-аналогов можно предсказывать величины поверхностного стока рек в условиях недостатка метеорологической информации и использовать их для управления водными ресурсами.

Ключевые слова: Алей, моделирование, прогноз годового стока, бассейн-аналог.

Поверхностные водные объекты - основные источники водоснабжения, используются для судоходства, гидротехнического строительства, нужд энергетики и сельского хозяйства. Возможность прогнозирования годового стока и его внутригодового распределения является необходимым элементом комплексного и рационального применения водных объектов для этих целей. Особенную роль прогноз данных видов стока приобретает в связи с возможными изменениями климатических и антропогенных условий, определяющих изменения условий формирования речного стока.

Наиболее часто для оценки подобных изменений применяется моделирование. При использовании моделирования необходим следующий минимум:

1) гидрометеорологическая информация об исследуемом бассейне;

2) модель прогноза поверхностного стока в течение года либо прогноза талого стока;

3) прогноз влияния гидротехнических сооружений.

На примере верховьев бассейна р. Алей (левый

приток р. Оби) рассмотрим некоторые пункты информационного минимума.

В верховьях Алея для ирригационных целей построено Гилевское водохранилище объемом около

0,5 км3 (Северо-Западный Алтай). Основным его притоком является Алей (площадь водосбора Гилевского водохранилища по посту Алей-Интернационал, 0,5 км ниже плотины, оценивается в 3070 км2).

Площадь водосбора Алея у с. Староалейского составляет 2070 км2. Бассейн представлен низкогорьем и среднегорьем. Максимальные отметки бассейна достигают 1 км (947 м - г. Мохнатая, 1077 м -г. Мохнато-Гладкая).

The pursued numerical experiments have proved the possibility to forecast a river surface runoff volume under the lack of meteorological data using basins-analogs. The data above can be used for the purpose of water resources management as well.

Key words: the Alei, modeling, annual runoff prediction, basin-analog.

К сожалению, непосредственно в бассейне Алея выше с. Староалейского отсутствуют осадкомерные пункты, с помощью которых можно было бы оценивать увлажнение бассейна при построении модели расчета приточности в Гилевское водохранилище.

В подобном случае довольно широко применяется метод физико-географических аналогий. В его основе лежит следующее теоретическое положение: под влиянием одних и тех же или подобных факторов формируются генетически близкие природные комплексы, которые, подвергаясь однотипным воздействиям, испытывают сходные изменения.

С помощью алгоритма имитационной модели расчета поверхностного стока, который достаточно подробно описан в [1], нами на основе имитационного моделирования ежемесячных расходов воды были рассмотрены условия формирования поверхностного стока в бассейне р. Локтевки в створе Курья (СевероЗападный Алтай, максимальная отметка бассейна -г. Синюха - 1210 м) [2]. Бассейн Локтевки - с. Курья расположен 40 км северо-восточней бассейна Алея -с. Староалейское. Попытаемся использовать исследованный бассейн в качестве бассейна-аналога для оценки поверхностного стока верховьев Алея. Физико-географические условия бассейнов схожи (площадь бассейна в створе Локтевка-Курья составляет 1020 км2). Условия формирования, режим поверхностного стока и связи ежедневных расходов воды рек Локтевка-Курья и Алей-Староалейское можно рассмотреть на примере лет, близких по водности к среднему, максимальному и минимальному годам (рис. 1-5). Как видим, и формирование поверхностного стока у бассейнов одинаково. Это

науки о земле

Рис. 1. Гидрографы стока Алея у с. Староалейского: 1 - год, средний по водности (1976),

2 - год, близкий к максимальному по водности (1966), 3 - год, близкий по водности к минимальному (1963)

Рис. 2. Гидрографы стока Локтевки у с. Курья: 1 - год, средний по водности (1976),

2 - год, близкий к максимальному по водности (1966), 3 - год, близкий по водности к минимальному (1963)

Локтевка-Курья

Рис. 3. График связи ежедневных расходов воды рек Локтевка-Курья и Алей-Староалейское (средний по водности год)

Локтевка-Курья

Рис. 4. График связи ежедневных расходов воды рек Локтевка-Курья и Алей-Староалейское (год, близкий по водности к максимальному)

Рис. 5. График связи ежедневных расходов воды Локтевка-Курья и Алей-Староалейское (год, близкий по водности к минимальному)

рек

Рис. 6. Зависимость поверхностного стока в створе Алей-Староалейское от суммы зимних осадков в створе Локтевка-Курья (1968-2001 гг.)

позволяет использовать бассейн-аналог (Локтевка-Курья) для оценки поверхностного стока в бассейне Алей-Староалейское [3; 4].

Анализ условий формирования стока в обоих бассейнах показывает, что годовой сток тесно увязан с половодьем. За период половодья образуется от 80 (многоводный год) до 40% (маловодный год) годового стока. Половодье в основном обусловлено запасами снега в бассейне. В связи с этим найдем связь суммы зимних осадков (ноябрь-март), полученных по Локтевке-Курья, с годовым стоком Алея-Староалейское (рис. 6).

Погрешность простой стохастической модели (среднее квадратическое отклонение расчетного годового расхода от измеренного) за период 1968-2001 гг. составляет 3,6 м3/сек. при среднем многолетнем показателе за период наблюдений 20,2 м3/сек. (максимальный средний годовой расход - 34,6 (1966 г.), минимальный - 7,49 м3/ сек. (1996 г.)). Случайность ошибки расчета среднего годового расхода в створе Алей-Староалейское можно продемонстрировать рисунком 7.

Рис. 7. Зависимость ошибки расчета годового слоя стока от его величины (Алей-Староалейское)

В результате приведенных расчетов можно сделать вывод, что для целей оценки ежегодных водных ресурсов в условиях недостатка гидрометеорологической информации вполне возможно использовать бассейны-аналоги. Для оценки поверхностного стока в бассейне Алей-Староалейское таковым может служить бассейн Локтевка-Курья. Знание будущих водных ресурсов в конкретном бассейне при наличии гидротехнических сооружений позволит использовать эти ресурсы более рационально.

Библиографический список

1. Галахов В.П., Губарев М.С. Опыт моделирования поверхностного стока для оценки экологических последствий водопользования (по исследованиям в бассейнах рек Карасук и Бурла) // Проблемы региональной экологии. -М., 2008. - №6.

2. Галахов В.П., Белова О.В. Формирование поверхностного стока в условиях изменяющегося климата (по

исследованиям в бассейне Верхней Оби). - Барнаул, 2009.

3. Определение расчетных гидрологических характеристик. СНИП 2.01.14-83. - М., 1985.

4. Свод правил по проектированию и строительству. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. СП 33-101-2003. - М., 2004.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.