CC BY
8НА УЧНЫЕ СТА ТЬИ
Гидрометеорология и экология №2 2009
УДК 556.048. (282.256.16)
РЕКОНСТРУИРОВАНИЕ РЯДОВ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ ВЕСЕННЕГО ПОЛОВОДЬЯ РЕК БАССЕЙНА ВЕРХНЕГО ЕРТИСА
Канд. геогр. наук С.Б. Саиров
В.Г. Ушаков
Приведены результаты реконструирования рядов ежегодных срочных максимальных расходов воды ряда рек бассейна Верхнего Ер-тиса с помощью метода гидрологической аналогии. Рассчитаны коэффициенты корреляции и выведены уравнения регрессии между реконструированными рядам и рядами рек аналогов.
Проблема расчета максимального стока весеннего половодья является наиболее важной в учении о стоке, как в практическом, так и в научном отношении.
Практическая важность этой проблемы определяется тем, что от величины максимального стока зависит размер отверстий плотин, мостов и других гидротехнических сооружений, а часто эффективность всего сооружения в целом. Научное значение этой проблемы определятся ролью паводков в формировании всего режима рек, а также ее центральным среди других проблем гидрологии и смежных с нею дисциплин [6].
Процессы в водной среде, как правило, протекают медленно, последствия обнаруживаются через десятки лет. Требуются новые подходы, более современные методы прогнозирования и моделирования этих процессов. В числе наиболее актуальных научно-технических проблем, которые требуют решения в ближайшем будущем, можно выделить следующие:
- прогнозирование половодий и паводков, наводнений и других экстремальных явлений, обоснование мер, способов и средств их предотвращения; оценка социально - экономических последствий;
- изучение и прогноз воздействия максимальных расходов воды на природную среду и экосистемы;
- разработка методов и моделей оптимального управления водно-ресурсными системами, в том числе многоцелевого назначения [1].
Для расчета максимальных расходов воды весеннего половодья рек бассейна Верхнего Ертиса необходимо располагать достаточно длин-
103
ными и репрезентативными рядами наблюдений. В связи с отсутствием на большинстве рек таких данных возникают задачи восстановления пропущенных величин стока, привлекая материалы рек-аналогов, т.е. применяя метод гидрологической аналогии [5].
Максимальные расходы воды рек бассейна Верхнего Ертиса наблюдаются преимущественно в период весеннего половодья и имеют снеговое или смешанное (снеговое и ледниковое) питание [4].
Основой для данных исследований являются результаты многолетних наблюдений за гидрологическим режимом на сети «Казгидромета» включительно по 2008 год.
Реконструирование рядов проведено по 6 гидропостам, имеющим от 17 до 73 лет наблюдений. Однако величина данных рядов зачастую недостаточна для всесторонней оценки характеристик максимального стока. В данной статье приведены примеры реконструирования и приведения величин максимального стока к многолетним периодам.
Для расчетов и реконструирования рядов использовались срочные максимальные расходы воды.
При выборе рек-аналогов, как и в случае годового стока, учитываются следующие факторы:
- расчетная река и потенциальная река-аналог должны находиться в максимальной географической близости;
- климатические условия, определяющие формирование стока рассматриваемых рек, должны быть практически одинаковыми;
- колебания рассматриваемой характеристики стока на сравниваемых реках должны быть синхронными;
- рельеф водосбора, почво-грунты и гидрогеологические условия в бассейнах рассматриваемых рек не должны существенно отличаться;
- площади водосборов не должны различаться более чем в 10 раз для равнинных рек, а в горах различия в средней высоте водосборов должны быть в пределах 300 м;
- продолжительность совместных лет наблюдений за годовым стоком на расчетной реке и реке-аналоге должна быть не менее 10 лет [3].
Объективным критерием правильности выбора пункта-аналога, в соответствии с требованиями СНиПа 2.01.14-83, является достаточно тесная связь за годы одновременных наблюдений, характеризуемая коэффициентом корреляции г при условии г > 0,70.
104
За аналог могут быть приняты один или несколько пунктов наблюдений за стоком, отвечающих вышеперечисленным требованиям. Но подобрать аналог, а тем более, несколько аналогов, полностью отвечающих перечисленным требованиям, нередко бывает очень трудно. Поэтому при восстановлении максимального стока исследуемого района обязательно соблюдалось условие г > 0,70 (хотя в отдельных случаях из корреляционной связи приходилось исключить некоторые «отскакивающие» от линии корреляционной зависимости точки, поскольку такое несоответствие, видимо, связано с низким качеством исходных данных). Остальные требования в отдельных случаях соблюдались не столь строго. Это касалось, например, различий в площадях водосбора, высотах и величинах максимального стока. В результате проведенного гидрологического анализа материалов наблюдений были произведены расчеты по восстановлению пропусков в гидрологических рядах и их удлинению по методу аналогии аналитическим способом с выводами и расчетами уравнений регрессии [2]. Они приведены в табл. 1, примеры графиков связи максимальных срочных расходов воды показаны на рис. 1-3.
Соответствующие сведения о коэффициентах корреляции и полученные уравнения регрессии приведены в табл. 2.
Таблица 1
Восстановленные и дополненные ряды максимального стока рек бассейна Верхнего Ертиса по методу аналогии
Река-пункт Площадь водосбора, км2 Период общего наблюдения Восстановленные годы
р. Калжыр - с. Калжыр 3090 1911. ..1916, 1917.1936
1937...59, /1959/
р. Калжыр - с. Калжыр 3090 1960. 1996, 1997, 2001,
1998. 2000, 2006.2008
2002 2005
р. Куршим - с. Вознесенское 5840 1911. ..1916, 1917.1934
1935 1959
р. Куршим - с. Вознесенское 5840 1960. 1997, 1998
1999 2008
р. Буктырма - с. Берель 6860 1958. 1997, 1998, 2000.2004
2005 2008
р. Ульби - ст. Ульби Перевалочная 4900 1942. 1959, 1940, 1941
/1936, 1955, 1958/
105
Река-пункт Площадь водосбора, км2 Период общего наблюдения Восстановленные годы
р. Журавлиха - г. Риддер 209 1940...1946, 1947...1955, 1956... 1958 1959.1991 р. Мал. Ульби - с. Горно-Ульбинка 2170 1931.1933, 1934.1951, 1952.1991 1992.2008
Примечание: В косых скобках указаны года, когда наблюдаются некоторые «отскакивающие» от линии зависимости точки.
Рис. 1. График связи значений максимальных срочных расходов воды гидропоста р. Буктырма - с. Берель с гидропостом р. Буктырма - с. Печи.
макс. р.Кара Ертис-с. Боран Рис. 2. График связи значений максимальных срочных расходов воды гидропоста р. Калжир - с. Калжир с гидропостом р. Кара Ертис - с. Боран.
106
Рис. 3. График связи значений максимальных срочных расходов воды гидропоста р. Ульби - с. Ульби Перевалочная с гидропостом р. Кара Ертис - с. Боран (период восстановления 1939... 2008 гг.).
Таблица 2
Коэффициенты корреляции и уравнения регрессии восстановленных и дополненных рядов максимального стока рек бассейна Верхнего Ертиса
Река-пункт Коэффициент корреляции Уравнение регрессии Река-пункт аналог
р. Калжыр - с. Калжыр 0,72 у = 0,050 х - 11,812 р. Ертис - г. Усть-
Каменогорск
р. Калжыр - с. Калжыр 0,74 у = 0,112 х - 34,259 р. Кара Ертис - с. Боран
р. Куршим - 0,75 у = 0,204 х - 27,775 р. Ертис - г. Усть-
с. Вознесенское Каменогорск
р. Куршим - 0,74 y = 0,397 x - 82,283 р. Кара Ертис - с. Боран
с. Вознесенское
р. Буктырма - с. Берель 0,79 у = 0,303 х + 61,117 р. Буктырма - с. Печи
р. Ульби - ст. Ульби 0,71 у = 0,376 х + 19,482 р. Ертис - г. Усть-
Перевалочная Каменогорск
р. Журавлиха - г. Риддер 0,91 у = 1,902 х + 26,473 р. Шаравка - с. Шаравка
р. Мал. Ульби - 0,79 у = 0,421 х + 198,67 р. Ульби - с. Ульби Пе-
с. Горно-Ульбинка ревалочная
После восстановления пропусков в наблюдениях и дополнения рядов до 2008 года были получены непрерывные ряды максимального стока.
Восстановленные и дополненные ряды можно использовать для анализа многолетнего хода величин максимальных расходов воды.
107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Водные проблемы на рубеже веков. Сборник статей. М.: «Наука», 1999. - 11 с.
2. Клибашев К. П., Горошков И. Ф. Гидрологические расчеты. Л.: Гид-рометеоиздат, 1970. - 220 с.
3. Определение расчетных гидрологических характеристик. СНиП 2.01.14-83. Москва, Издательство ГосКомСтроя СССР, 1985. - 16 с.
4. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 15. Алтай и Западная Сибирь. Выпуск 1. Горный Алтай и Верхний Иртыш. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 216 с.
5. Рождественский А.В., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 424 с.
6. Соколовский Д.Л. Речной сток. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 323 с.
ДГП «Восточно-Казахстанский Центр гидрометеорологии», г. Усть-Каменогорск
ЖОГАРГЫ ЕРТ1С АЛЦАБЫ ЭЗЕНДЕРШЩ КвКТЕМП СУ ТАСЦЫНЫ КЕЗ1НДЕГ1 СУДЬЩ ЕЦ ЖОГАРГЫ ШЫГЫН ЦАТАРЛАРЫН ЦАЙТА Ц¥РУ
Геогр. гылымд. канд. С.Б. Саиров
В. Г. Ушаков
Гидрологиялыц уцсастыц эд1а квмег1мен Жогаргы Ерт1с взен алабыньщ жыл сайынгы шугыл ец жогаргы су шыгыныньщ цайта цурылган цатарлар нэтижелер1 келт1ртген, цайта цурылган цатарлар мен осы тэр1здес взендер цатары арасындагы кем1мел тецд1г1 шыгарылып, байланыс коэффициенттер1 есептелген.
108
