Научная статья на тему 'Линейно-корреляционная модель как один из методов по определению водно-балансовых параметров'

Линейно-корреляционная модель как один из методов по определению водно-балансовых параметров Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
59
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛИНЕЙНО-КОРРЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ВОДНОГО БАЛАНСА / LINEARLY-CORRELATION MODEL OF WATER BALANCE / ВПИТЫВАНИЕ / ABSORPTION / ПОТЕРИ НА СПАДЕ СТОКА / LOSS AT THE TRAILING EDGE FLOW / СУММАРНОЕ ИСПАРЕНИЕ / EVAPOTRANSPIRATION / ИНФИЛЬТРАЦИЯ / INFILTRATION

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Иофин Зиновий Константинович

Рассмотрены возможности линейно-корреляционной модели. Как пример вычисляется величина инфильтрации, которая сопоставляется с данными экспериментальных бассейнов водно-балансовых станций (ВБС).

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

Linear-correlation model as a determination method of water balance parameters

There are considered possibilities of the linear-correlation model, as an example, an infiltration value is calculated which is compared with the data of experimental basins of water balance stations (WBS).

Текст научной работы на тему «Линейно-корреляционная модель как один из методов по определению водно-балансовых параметров»

УДК 502/504 : 556.1 : 519.233.5 З. К. ИОФИН

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Вологодский государственный технический университет»

ЛИНЕЙНО-КОРРЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ КАК ОДИН ИЗ МЕТОДОВ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВОДНО-БАЛАНСОВЫХ ПАРАМЕТРОВ*

Рассмотрены возможности линейно-корреляционной модели. Как пример вычисляется величина инфильтрации, которая сопоставляется с данными экспериментальных бассейнов водно-балансовых станций (ВБС).

Линейно-корреляционная модель водного баланса, впитывание, потери на спаде стока, суммарное испарение, инфильтрация.

There are considered possibilities of the linear-correlation model, as an example, an infiltration value is calculated which is compared with the data of experimental basins of water balance stations (WBS).

Linearly-correlation model of water balance, absorption, loss at the trailing edge flow,

évapotranspiration, infiltration.

Современная экономика основана на широком применении воды, получении электроэнергии и ее использовании промышленностью, сельским хозяйством, коммунально-бытовыми организациями, водным транспортом. В количественном отношении потребление воды превышает суммарное использование всех иных природных ресурсов.

На современном этапе серьезной задачей является совершенствование методологии количественного определения водных ресурсов в пределах определенной территории.

Возобновляемые водные ресурсы оценивают с помощью трехчленного уравнения водного баланса (осадки, сток, испарение), к которому, по мнению автора, имеются серьезные претензии по части точности определения некоторых параметров. Если применять трехчленное уравнение, то непонятно, как формируется слой испарения с поверхности речного бассейна. При трехчленном уравнении водного баланса в величину испарения при ее определении по разности атмосферных осадков и стока с речного бассейна включается впитыва-

* Работа выполнена за счет средств Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг., в рамках реализации мероприятий №1.2.2 Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук».

ние на всех этапах формирования стока и инфильтрация. Процессы впитывания и инфильтрации, как известно, взаимосвязаны: при предельной полевой вла-гоемкости возникает инфильтрация. Таким образом, в трехчленном уравнении исчерпывающе не учитываются все водно-балансовые элементы и, как следствие, водообеспеченность территорий определяется неточно. Кроме этого, у многих авторов уравнение водного баланса замыкается на невязку, что ставит уравнение в разряд отражающих увлажнение водосбора, а не водный баланс.

Автором статьи сделана попытка уточнить структуру уравнения водного баланса территорий Вологодской области и получить экспериментальные зависимости по определению ресурсов речного стока для всей территории Вологодской области.

В процессе экспериментальных исследований использовались гидрологические наблюдения по 72 пунктам и 17 метеостанциям Вологодской области. Объективная оценка всех составляющих уравнения водного баланса выполнена на основе анализа многолетних колебаний речного стока и атмосферных осадков. По линейно-корреляционной модели определены водно-балансовые составляющие: впитывание в почву, суммарное испарение, инфильтрация в

№ 5' 2011

Гидравлика, гидрология, водные ресурсы

подземные воды, поверхностное задержание на водосборе, испарение с водной поверхности, потери на спаде стока, влажность почвы.* Все параметры определены для сред немного летних условий и годового периода (таблица). Использование этой модели основано на анализе корреляционных графиков зависимости стока от атмосферных осадков, по которым вычис-

* Иофин З. К. Новый подход к определению составляющих водного баланса /Труды VI Всесоюзного гидрологического съезда. - Л.: Гидрометеоиз-дат, 2008. - Ч. I. - С. 62-67.

ляются водно-балансовые элементы.

Средняя величина впитывания за период эксперимента определялась величиной отрезка Ь, отсекаемого на оси ординат указанной корреляционной зависимости. Аналитическое выражение водно-балансовых составляющих зависит от знака Ь: при отрицательном знаке - подвешенный склоновый сток, при положительном - противоположное явление - аккумуляция стока на водосборе и внутрипочвенный подпертый сток.

Данная модель была применена на

Результат использования модели для вычисления водно-балансовых составляющих

на реках России

Река - створ к сС Период наблюдения ь 1я ь Ь я Ошибка

Подмосковная ВБС

Медвенка - Лапино 10 63 179 674 384 111 0,14

Медвенка - выше устья реки Закзы 21,5 63 193 674 302 179 0,10

Река Медвенка-ниже устья реки Закзы 40 63 213 674 276 185 0,02

Лог Лызлово 1,76 63 73 674 382 219 0,08

Лог Кулибин 0,44 50 42 573 344 187 0,06

Ручей Прогоны 0,8 63 92 573 302 179 0,05

Лог Полевой 0,11 62 94 573 348 131 0,00

Лог Лесной 0,066 50 33 573 454 86 0,01

0,06

Приморская ВБС

Река Комаровка - Комаровкий 60,3 38 322 796 388 86 0,12

Река Комаровка - Центральный 157 38 300 745 381 64 0,10

Река Комаровка - Садовый 395 47 265 726 347 114 0,23

Река Комаровка - Сахарный завод 616 47 242 595 311 42 0,21

Река Комаровская Падь - Егерьский 24 38 357 775 324 94 0,16

Река Волха - Верхний 17,6 38 412 775 270 93 0,23

Река Волха - Нижний 69,5 38 365 775 308 102 0,28

Река Учхозный Ключ - Дальний 36,2 38 434 775 263 78 0,22

Река Семеновская Падь - Доковский 5,64 38 304 778 428 46 0,17

Река Барсуковка - Лесничий 36,8 38 250 741 412 79 0,15

Река Ключ Студеный - Пионерский 2,44 38 163 664 390 111 0,14

Река Глуховка - Мостовой 31,1 47 117 636 435 84 0,13

Лог Луговой - Луговой 0,28 43 181 648 429 38 0,66

Река Раковка - Боголюбовский 126 38 109 648 405 134 0,10

Река Раковка - Раковский 198 47 164 627 377 86 0,02

Река Раковка - Опытный 755 47 108 610 373 129 0,10

Река Каменка - Каменский 31,2 47 298 775 321 156 0,10

Река Михайловка - Михайловский 123 38 72 562 371 119 0,03

Река Бакарьевка - Дубинский 47,5 47 56 598 419 123 0,07

Река Репьевка - Воздвиженский 154 38 43 570 476 51 0,07

Среднее значение по станции 228 691 0,17

Нижнедевицкая ВБС

Река Девица 76 40 118 504 115 271 0,04

Река Девица - Товарня 103 40 138 504 113 253 0,02

Лог Барсук 10,7 40 44 522 399 79 0,08

Лог Круглый 0,83 40 36 606 459 111 0,06

Лог Медвежий 2,55 40 35 600 474 91 0,26

Лог Ивкин 0,5 40 37 607 471 99 0,06

Ручей Ясенок 21,7 40 107 585 183 295 0,00

Лог Барский 3,16 40 45 582 426 111 0,12

Лог Татьянин 0,18 40 88 504 364 52 1,65

Лог Малютка 0,05 40 65 527 398 64 0,06

Лог Вершинин 0,45 40 65 585 438 82 0,03

0,22

Е-

№ 5' 2011

реках Кубы, затем на реках России: на экспериментальных водосборах Подмосковной, Нижнедевицкой и Приморской стоковых станций. Результаты использования модели для вычисления водно-балансовых составляющих на реках России приведены в таблице. Для примера сопоставим вычисленные по линейно-корреляционной модели и наблюдаемые на водно-балансовых станциях значения, например инфильтрации.

Как следует из приведенных данных, средняя ошибка вычисления инфильтрации по линейно-корреляционной модели составляет 15 %. Это удовлетворительный результат.

Материал поступил в редакцию 15.02.11. Иофин Зиновий Константинович, кандидат географических наук, доцент кафедры «Комплексное использование и охрана природных ресурсов» E-mail: pirit35@yandex.ru

УДК 502/504 : 532.542

А. И. ЕСИН

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ВОДОСБРОСНОГО СООРУЖЕНИЯ ПО СХЕМЕ ИСТЕЧЕНИЯ ИЗ-ПОД ЩИТА

Исследуется пропускная способность водосбросного сооружения Варфоломеевского гидроузла, работающего по схеме истечения из-под плоского вертикального щита. При значительном относительном открытии щита схема истечения трансформируется в схему истечения через водослив с широким порогом. Проведено математическое моделирование пропускной способности водосбросного сооружения.

Пропускная способность, водосбросное сооружение, Варфоломеевский гидроузел, математическое моделирование пропускной способности водосбросного сооружения.

There is investigated a spillway capacity of the Varfolomeevskij hydraulic unit which operates according to the scheme of water outflow from under a flat vertical gate. Under a significant gate opening the outflow scheme is transformed into a scheme of outflow through a flat-crested weir. Mathematical simulation of the spillway capacity was carried out.

Capacity,spillway. weir,Varfolomeevskij the spillway capacity.

Отверстия водопропускных и водосбросных сооружений обычно перекрывают затворами (плоскими одиночными или сдвоенными, вертикальными или наклонными и др.). Поднимая затворы на определенную высоту, через отверстие можно пропускать необходимые объемы воды. Отверстия, которые перекрывают затворами, обычно имеют прямоугольное сечение [1].

hydraulic unit, mathematical simulation of

Водосбросное сооружение Варфоломеевского гидроузла работает по схеме истечения из-под плоского вертикального щита (рис. 1).

Анализ гидравлических параметров сооружения показал, что сопряжение бьефов происходит в донном режиме по типу отогнанного гидравлического прыжка, т.е. при свободном истечении (см. рис. 1а).

№ 5' 2011

и

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.