СОДЕРЖА II И Е
Стр.
ВВЕДЕНИЕ..............................................................7
1. МЕТОДОЛОГИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
В НЕОДНОРОДНЫХ И НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ.............................13
1.1. Ограничения существующих моделей многолетних колебаний
для расчетов стока в изменяющихся условиях...........................13
1.2. Анализ существующих методов гидрологических расчетов............16
1.2.1. Методы при наличии данных наблюдений..........................16
1.2.2. Методы при недостаточности данных наблюдений..................21
1.2.3. Методы при отсутствии данных наблюдений.......................22
1.3. Модели временных рядов, используемые в сверхдолгосрочных прогнозах............................................................28
1.4. Принятая модель многолетних колебаний для расчетов стока
в изменяющихся условиях..............................................31
1.5. Концепция гидрологических расчетов в изменяющихся
условиях.............................................................36
2. МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МНОГОЛЕТНИХ РЯДОВ СТОКА.....................43
2.1. Классификации и общая схема восстановления многолетних рядов....43
2.2. Оценка погрешности рассчитываемой гидрологической величины 46
2.3. Оценка эффективности приведения к многолетнему периоду..........50
2.4. Восстановление годового стока в виде суммы сезонных составляющих по стокоформирующим факторам............................57
2.4.1. Обоснование принятой модели...................................57
2.4.2. Общий алгоритм методики синтеза годового стока................59
2.4.3. Выбор однородных гидрологических сезонов......................60
2.4.4. Определение эффективного территориального уравнения...........61
2.4.5. Обобщение факторов стока и параметров по площади..............67
2.4.6. Примеры синтеза многолетних рядов годового стока..............69
2.5. Оценка эффективности обобщения результатов расчета одной величины несколькими методами........................................72
2.5.1. Общие положения...............................................72
2.5.2. Методы обобщения нескольких расчетных величин.................74
2.5.3. Пример оценки эффективности объединения результатов, полученных по разным методам....................................... 82
7
3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ
СТОКА..................................................................87
3.1. Общая схема определения однородных составляющих...................87
3.2.Анализ эффективности основных статистических методов декомпозиции для определения составляющих стока разных временных масштабов..........90
3.3. Методы оценки погрешностей........................................96
3.4. Метод определения составляющих естественного стока разных временных масштабов, основанный на однородных условиях
(метод “срезки”)..................................................... 104
3.4.1. Определение...................................................104
3.4.2. Алгоритм метода...............................................105
3.4.3. Оценка эффективности метода...................................106
3.5. Метод определения составляющих естественного стока разных временных масштабов, основанный на средних условиях....................ИЗ
3.6. Методы определения однородных составляющих стока, обусловленных хозяйственной деятельностью.............................118
3.6.1. Классификация методов.........................................118
3.6.2. Влияние водохранилищ и ГЭС на изменение естественного
стока (на примере некоторых крупных ГЭС России ).....................119
3.6.3. Анализ влияния водозаборов и сбросов в пределах
экономических районов (на примере Уральского региона)................127
3.6.4. Влияние орошения на годовой сток (на примере
бассейна рек Арала)..................................................129
3.7. Определение составляющих стока, обусловленных
современным изменением климата.......................................131
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДНОРОДНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СТОКА РАЗНЫХ ВРЕМЕННЫХ МАСШТАБОВ............................................134
4.1. Цели и информация...............................................134
4.2. Моделирование однородных составляющих внугригодовых
колебаний............................................................136
4.2.1. Моделирование колебаний стока..................................136
4.2.2. Моделирование колебаний факторов стока внутри года............ 139
4.3. Моделирование однородных составляющих межгодовых
колебаний.............................................................145
4.3.1. Мсжгодовая изменчивость гидрологических характеристик..........145
4.3.2. Мсжгодовые колебания сумм годовых осадков......................156
4.3.3. Межгодовые колебания среднегодовой температуры воздуха.........159
4.3.4. Основные выводы ..............................................167
4.4. Совместное моделирование внутригодовых и межгодовых
колебаний стока......................................................173
їїї Тир (УМ ест) (0 С0П8І, & Тир (УМ ест)ф т* С0П8Ї, П7 Тб (УМ ест)(0 ** С0П8І, &Тд (УМ вст)(0 & СОПБІ, Шуир (УМ ест)(0 ** СОПЗІ, &'/ир(УМ ест)(ї) ї* С0/?5Ґ, № Уб (УМ ест)(0 ** С0А?5£, & Уб(УМ ест)(0 ^ СОПБІ, ҐП і'У(УМ ест) (0 ^ СОПБІ,
В \л/(У1 ест)(ї) ^ С0П8Ї,
В у і ант(І) С0П8Ї,
М У2 ант(ї) ^ СОПБІ, 0У2ант(І)*СОП8І>
т УК ант(І) * СОПБІ,
й УК ант(І) Т* С0П8І,
ґїї УК изм. кл(І) ^ С0П8Ї,
О укизмкп(ї) * сопвї (7 )
где: тР(у/, ест;, 0Р(Уіест) - средние значения и дисперсии Р-той характеристики цикла для £.-той однородной составляющей естественных колебаний стока.
В целом, очевидно, что способ описания многолетних колебаний гидрологических характеристик с помощью уравнений (5) и (7) является во много раз более информативным, чем на основе модели (1) или (2), т.к. при этом используется большее количество параметров.
Для реализации предлагаемой модели многолетних колебаний в неоднородных и нестационарных условиях необходимо решить следующие основные задачи:
- определить количество однородных составляющих, обусловленных как антропогенным влиянием, так и естественными колебаниями стока разных временных масштабов в уравнении (5);
- выделить однородные составляющие из общего процесса многолетних колебаний и определить характеристики циклов для естественных однородных составляющих разных временных масштабов;
- оценить выполнение условий нестационарности, выраженное системой (7).
Методы определения однородных составляющих в общем случае должны быть разными и зависеть от имеющейся информации об однородных составляющих или факторах их обуславливающих. Вопросам декомпозиции и выделения однородных составляющих посвящена
глава 3 диссертации. Анализ многолетних колебаний однородных составляющих с целью проверки условия стационарности для некоторых антропогенных составляющих также приведен в главе 3, а для естественных составляющих разных временных масштабов и параметров их полей - в главах 4 и 5. При невыполнении условия стационарности и справедливости системы (7) для описания каждой однородной составляющей может быть использована авторегрессионная модель общего вида:
Вопросы построения авторегрессионных моделей для нестационарных однородных составляющих и оценка их эффективности для целей экстраполяции рассматриваются в главе 6.
Модель неоднородного и нестационарного процесса, выраженная уравнениями (5) и (7) является общим случаем описания многолетних колебаний стока и может иметь такие свои частные варианты как:
- модель однородного стационарного процесса при условии отсутствия влияния хозяйственной деятельности, современного антропогенного изменения климата и наличия составляющей одного временного масштаба в колебаниях естественного стока из-за незначимости проявления составляющих остальных временных масштабов (например, по причине короткого ряда наблюдений), что выражается уравнениями (1) или (2) или, при рассмотрении характеристик циклов, следующей системой:
(8)
или при описании характеристик циклов:
(9)
m j (Y)(t) = const, DT(Y)(t) = const, m a (Y)(t) = const. DA(y)(t) = const, m Tup m(t) = const, Dtup (Y)(t) = const, m Td(Y)(t) = const, 0Td(Y)(t) = const, mVup(Y)(t) = const, DvuP(Y)(t) = const, mvd(Y)(t) = const, DVd(y)(t) = const,
35
- Київ+380960830922