Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Ландшафтно-гидрологический подход к моделированию стока воды с речного водосбора

ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Ландшафтно-гидрологический подход к моделированию стока воды с речного водосбора"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

У

Географический факультет

на правах рукописи

ПОЛЯНИН ВЛАДИСЛАВ ОЛЕГОВИЧ

УДК.551.482.6

ЛАНДШАФТНО-ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ СТОКА ВОДЫ С РЕЧНОГО ВОДОСБОРА

Специальность 25.00.27 - Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

МОСКВА-2004

Работа выполнена на кафедре гидрологии суши географического факультета Московского государственного университета им.М В.Ломоносова

Научный руководитель:

кандидат географических наук, доцент В.А.Жук Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Н.И.Коронкевич

кандидат физико-математических наук В.М.Мухин Ведущая организация - Государственный институт прикладной экологии

Защита состоится " 2004г.

в^часов на заседании диссертационного совета Д-501.001.68

при Московском Государственном Университете им. М.В.Ломоносова

по адресу: 119992, Москва, ГСП-2, Воробьёвы горы, МГУ, географический факультет,

18 этаж, аудитория 1801.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке географического факультета МГУ на 21 этаже.

Автореферат разослан " 2004г.

Учбный секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук

С.Ф.Алексеева

£314/

2123 26/

В работе представлен комплексный подход к изучению формирования речного стока, позволяющий в условиях ограниченности гидрометеорологической информации разрабатывать достаточно эффективные схемы расчётов и краткосрочных прогнозов среднесуточных расходов и уровней воды Практическая реализация работы осуществлена для бассейнов двух рек, отличающихся гидрологическим режимом и размерами водосборов. Это - незарегулированная часть бассейна р.Москвы ниже Москворецких водохранилищ до п.Рублёво общей площадью 3200 км2 и бассейн р.Малой Северной Двины (до п.Медведки), включая бассейны р.Сухоны и р.Юга, общей площадью около 85 тыс.км2.

Актуальность темы. В условиях сокращения сети станций гидрометеорологических наблюдений с одной стороны и растущей антропогенной нагрузки на речные бассейны с другой стороны, изучение и прогнозирование речного стока при помощи классических методов заметно усложняется Поэтому расчёты и прогнозы стока с речных водосборов требуют разработки новых методических подходов и средств к исследованию. Одним из таких подходов может служить сочетание двух, пожалуй, наиболее сложных и по своей сути самостоятельных направлений в гидрологии, ландшафтно-гидрологического принципа изучения речного стока и математического моделирования. Ландшафтно-гидрологический подход представляет собой путь познания природы стока в речном бассейне в зависимости от его ландшафтной структуры. Математическое моделирование, осповапное на подробном анализе физико-географических условий, может служить одним из альтернативных путей изучения процессов формирования стока. С одной стороны, эти два направления, дополняя друг друга, позволяют более глубоко понять суть процессов формирования стока, что, несомненно, представляет большую научную ценность. С другой стороны, результаты исследования могут быть использованы для решения многих актуальных практических задач, связанных с рациональным использованием водных ресурсов, водоснабжением населённых пунктов, прогнозом катастрофических наводнений и т д

Цель работы. Разработка схемы расчёта и краткосрочного прогноза среднесуточных расходов и уровней воды при помощи математического моделирования на основе ландшафтно-гидрологического подхода к изучению условий формирования стока и всестороннего географического анализа территории. Для успешной реализации поставленной цели, на примере двух указанных бассейнов, было необходимо выполнить целый ряд разноплановых задач.

Для бассейна р.Москвы решены задачи:

1) районирование территории водосбора по усювиям формирования стока,

2) выбор рек-аналогов для каждого района;

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

библиотека

С-Пет^рвург

гоо^рк

3) создание базы гидрометеорологических данных и выбор метеостанций репрезентативных для определения средних метеоэлементов каждого частного водосбора;

4) определение параметров модели и расчет или прогноз стока с частных гидрометрически изученных водосборов,

5) обоснованный перенос полученных данных на неизученную территорию и прогноз бокового притока;

6) расчёт трансформации поступившей в русловую сеть воды;

7) прогноз стока воды с незарегупированной части бассейна р Москвы у п Рублево

8) имитационные расчеты попусков Москворецких водохранилищ для обеспечения водоснабжения и возможного разбавления поступающих загрязнений

Для бассейна р.Малой Северной Двины решены задачи'

1) пандишфтно-гидрологическое районирование территории бассейна по условиям формирования весеннего стока,

2) обоснование возможности использования математической модели для расчета и прогноза стока воды в бассейнах рек Сухоны, Луш и Юга,

3) создание базы гидрометеорологических данных и выбор репрезентативных метеостанций;

4) определение параметров и выполнение контрольных расчётов и прогнозов по модели;

5) разработка и проверка алгоритма корректировки прогноза за счет учёта информации, характеризующей состояние водного объекта в момент выпуска прогноза (начальные условия);

6) прогноз суточных расходов воды весеннего половодья у д Каликино, и определение по ним значений расходов и уровней воды у г. Великий Устюг;

7) прогноз расходов воды на р. Юг с замыкающим створом у д Гаврино

Методика исследования и исходные материалы.

В процессе выполнения работы применялись методы лапдшафтно-гидрологического районирования с использованием геоинформационных технологий, методы математического моделирования стока воды с речного водосбора, методы расчёта трансформации волн весеннего половодья, дождевых паводков и волн попуска с водохранилищ, методы выпуска и корректировки краткосрочных прогнозов расходов и уровней воды. В качестве основы для математического моделирования была принята модель формирования талого и дождевого стока, разработанная в Гидрометцентре РФ под руководством В И.Корня.

В качестве исходных материалов использовались фондовые материалы гидрометеорологических наблюдений в бассейнах, сведения МГТТ «Мосводоканал» об объёмах сбросов Москворецких водохранилищ и расходовании воды у п Рублёво, данные наблюдений Подмосковной водно-балансовой станции, фондовые материалы и данные полевых исследований географического факультета МГУ, в частности, кафедры гидрологии суши и лаборатории эрозии почв и русловых процессов, метеоданные, предоставленные ВНИИГМИ-МЦД (г.Обнинск). Автор диссертации благодарит вышеперечисленные организации за сотрудничество и предоставленные материалы наблюдений

Из фондовых материалов, использовавшихся в исследовании, следует отдельно отметить ряд физико-географических и гидрологических карт (карты рельефа, почв, ландшафтов, растительности, использования земель, модуля подземпого стока, годовой суммы осадков, среднегодового слоя стока и слоя стока весеннего половодья) Обработка, анализ картографических материалов и создание новых карт осуществлялись в программных пакетах Arc View 3.2 и Maplnfo.

Научная новизна и предмет зашиты Представлен комплексный подход, включающий в себя ландгаафтно-гидрологическое районирование исследуемой территории с использованием геоинформационных технологий, современные методы математического моделирования стока с речного водосбора, методы выпуска и корректировки краткосрочных прогнозов суточных расходов воды. Своеобразный синтез вышеперечисленных методов позволяет не только более полно исследовать закономерности формирования стока в бассейне реки в зависимости от его ландшафтной структуры, но и по-новому взглянуть на решение такой важной прикладной задачи гидрологии, как разработка схем расчёта и прогноза стока воды с речного водосбора.

Практическая значимость исследования Представленный подход позволил последовательно, используя современные средства обработки и анализа информации, выполнить весь комплекс процедур, необходимых для решения двух важных разноцелевых народохозяйственных задач. Первая задача состояла в разработке схемы расчёта и прогноза бокового притока с незарегулированной части Москворецкого водоисточника (часть территории бассейна р.Москвы ниже Москворецких водохранилищ до п Рублёво) Прогноз бокового притока необходим для оптимизации работы водохранилищ- по промышленному и коммунально-бытовому водоснабжению г.Москвы, по организации волн попусков для разбавления возможных аварийных сбросов загрязняющих веществ в речную сеть бассейна, по организации санитарных сбросов для промывки руслового тракта р.Москвы. Результаты исследований использовались при выполнении работ по договору кафедры гидрологии суши

МГУ с МГП «Мосводоканал» по теме «Регламенты оперативного реагирования на изменения характеристик стока незарегулированной части Москворецкого водоисточника».

Вторая практическая задача заключалась в разработке схемы прогноза расходов и уровней воды в бассейне р.Малой Северной Двины для снижения возможного экологического и экономического ущерба в результате наводнений в г.Великий Устюг и его окрестностях во время весеннего половодья. Результаты этих исследований использовались при выполнении работ по договору кафедры гидрологии суши МГУ с администрацией Вологодской области «Исследование ледотермического режима и русловых процессов в устьях Сухоны, Юга, а также по Малой Северной Двине для обоснования противопаводковой защиты г.Великий Устюг».

Апробация работы Результаты работы доложены на Региональной научно-практической конференции «Влияние погоды и климата на устойчивое развитие отраслей экономики, жизнь и здоровье людей» (Калуга, декабрь 2001г.), Международной научной конференции «Великие реки - аттракторы цивилизаций» (Дубна, июль 2002г), Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы освоения и использования ресурсов Северо-запада России» (Вологда, сентябрь 2002г.), Международной научной конференции «Экстремальные гидрологические события: теория, моделирование и прогнозирование» (Москва, ИВП РАН, ноябрь 2003г.), IV научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (Москва, ВНИИ ГОЧС, октябрь 2004г, семинаре кафедры гидрологии суши (МГУ) По результатам исследования опубликовано 8 работ.

Сгруктура и объём работы Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения. Она изложена на 176 страницах машинописного текста и включает 75 рисунков и 20 таблиц Список литературы насчитывает 128 наименований из них 17 - на английском языке.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи работы, охарактеризована её научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об исходных материалах и методах исследования.

В первой главе дан краткий обзор основных подходов к моделированию процессов речного стока, сложившихся к настоящему времени.

В первом разделе представлено сравнительное описание разных типов моделей от "чёрного" ящика до динамико-стохастических, дан анализ их основных преимуществ и недостатков, а также описаны области их использования, определено место каждого из подходов в моделировании речного стока. Приведён опыт применения различных типов моделей (работы В А.Бельчикова, Д.А.Буракова, Ю Б.Виноградова, А.Н.Гельфана,

В.Н Демидова, В.И.Корня, Л.С.Кучмента, Ю Г.Мотовилова, В.М.Мухина, Н А Назарова, А.Я.Полунина, М.Г Андерсона, С.Бергстрема, Диккенса и Хьюбера и целого ряда других отечественных и зарубежных учёных).

Во втором разделе уделено отдельное внимание использованию I еоинфомационных технологий в моделировании стока с речных водосборов Это направление является, пожалуй, одним из наиболее динамично развивающихся в настоящее время Этому способствует значительное расширение компьютерных возможностей и использования спутниковых систем в наблюдении за состоянием атмосферы и постилающей поверхности, что, в свою очередь, увеличивает количество и детальность информации о процессах гидрологического цикла на водосборе Основой для создания математических моделей, использующих преимущества геоинформационных систем (ГИС), служат цифровые модели местности Отмечено, что ГИС в значительной степени упрощают анализ топографии и ландшафтной структуры земной поверхности. Это, в свою очередь, позволяет количественно оценить такие важные процессы гидрологического цикла, как поверхностный сток, испарение, инфильтрация, тепловой обмен и др В главе также систематизированы примеры взаимосвязи геоинформационных систем с математическими моделями.

В третьем разделе освещены вопросы стратегии оптимизации параметров и некоторые проблемы, связанные с калибровкой моделей. Показана принципиальная схема оптимизации параметров. Перечислены слабые и сильные стороны различных методов оптимизации, разработанные на основе исследований отечественных и зарубежных авторов (работы Ю.Б.Виноградова, В.И.Корня, Л.С.Кучмента, Розенброка, Нелдера и Мида и др.).

В четвёртом разделе дано краткое описание модели формирования талого и дождевого стока Гидрометцентра РФ, использовавшейся в данной работе. Описана принципиальная схема работы модели, даны основные расчётные формулы. Кратко изложена методика расчёта, описаны параметры модели и необходимые исходные данные.

Пятый раздел первой главы посвящён принципам изучения и моделирования речного стока, определившим направление работы в целом, очерчен круг поставленных задач. Так, основная идея данной работы заключается в ландщафтно-географическом подходе к моделированию речного стока или, в более узком понимании, стока воды с речного водосбора Основателем ландшафтного подхода к описанию и оценке природных вод был В Г.Глушков. Он одним из первых отметил необходимость " охарактеризовать основную арену, где развёртывается жизнь этих вод, и основные факторы, определяющие их происхождение, формы и режим"' [Глушков,1933]. В последствии идеи В.Г.Глушкова поддерживались и разрабатывались многими учёными и основоположниками отечественной

гидрологии (работы Б.А.Аполлова, М.А.Великанова, В.Д.Комарова, И А.Кузника, М.И.Львовича, С.Д.Муравейского, В.Н.Паршина, Б.В.Полякова, Е.Г.Попова, и др.).

Развитие понятие "ландшафт" применительно к гидрологическим исследованиям продолжено отечественньми учёными А.И.Субботиным и В.С.Дыгало. Отмечается, что для гидрологических исследований термин "ландшафт" достаточно считать синонимом понятия "характер поверхности водосбора или речного бассейна". Характер поверхности бассейна определяется сочетанием элементов ландшафта, т.е участков относительно однородных по основным компонентам, наиболее важным для формирования стока и других составляющих водного баланса. Для ландшафтно-гидрологических исследований равнинных районов таковыми являются почвы и растительность, наиболее значительно влияющие на коэффициент стока. На основе опыта отечественных и зарубежных учёных сделан вывод о том, что ландшафтно-гидрологический анализ территории постепенно становится неотъемлемой частью моделирования гидрологических процессов.

Во второй главе дана общая характеристика изучаемой территории бассейна р.Москвы, а именно незарегулированной части водосбора р.Москвы ниже москворецких водохранилищ и выше п.Рублёво с общей площадью - 3200 км2. Глава разбита на несколько разделов.

В первом разделе описаны физико-географическе условия формирования стока изучаемой территории, которые традиционно разделены на две большие группы: климатические условия и условия подстилающей поверхности. В первой части собраны сведения о радиационном балансе, распределении осадков и температуры воздуха. В частности, показано, что распределение температуры воздуха достаточно равномерно как в тёплый, так и в холодный периоды года.

Неравномерность распределения осадков, несмотря на достаточно небольшие размеры территории, более очевидна, особенно в тёплый период года.

Относительно высокие коэффициенты корреляции между станциями позволяют, в случаях пропусков в данных на какой-либо из метеостанций привлекать данные с соседних станций. Последнее становится всё более актуальным в связи с прекращением работы некоторых станций, нерегулярностью наблюдений и разрозненностью данных.

Не менее важным для работы используемой математической модели являются собранные сведения по глубине промерзания почвы, которая с учётом влажности почвы является одной из важнейших характеристик её водопоглатительных свойств. Уделено также отдельное внимание распределению снежного покрова и запасам влаги в снеге перед началом снеготаяния.

Во второй части раздела, посвятцённого физико-географическим факторам, описаны рельеф и гидрогеологические условия, проанализировано распределение растительного и почвенного покрова, механический состав почв, дана оценка хозяйственному использованию земель, представлены соответствующие карты.

Второй раздел охватывает гидрологический режим рек, изменение годового и внутригодового стока. Особое внимание уделено влиянию водохранилищ Москворецкой водохозяйственной системы на режим стока рек, дан сравнительный анализ естественного и зарегулированного стока изучаемой территории

В третьей главе изложены методы расчёта и прогноза стока воды р.Москвы с замыкающим створом у п.Рублёво Для разработки схемы прогнозирования водного стока с незарегулированной части Москворецкого водоисточника использовался комплексный подход, основанный на решении ряда самостоятельных задач

На первом выполнено районирование исследуемой территории по условиям формирования стока. Для решения этой проблемы были использованы возможности геоинформационных технологий. В программных пакетах ГИС были проанализированы схема гидрографической сети, карты рельефа, почв и механического состава почвообразующих пород, растительности, карта хозяйственного использования земель. Кроме этого, был проведён анализ различных гидрометеорологических характеристик и факторов, для более обоснованного разделения исследуемой территории на части по условиям формирования стока.

Установлено, что на исследуемой части водосбора р.Москвы, а именно ниже Москворецких водохранилищ и выше п.Рублёво, имеется три частных водосбора с гидрометрическими наблюдениями и сравнительно ненарушенными условиями формирования стока. Это водосборы- р.Искона до с Новинки (FB.pa= 472 км2), 2) р.М.Истра до с.Киселёво (F,.pa= 280 км2), 3) р.Медвенка до с.Б.Сареево (F„.pa^ 21,5 км2). В работе они рассматриваются, как опорные водосборы, для каждого из которых подбираются оптимальные параметры математической модели и на её основе осуществляется прогноз стока с частного водосбора. Для каждого из выделенных водосборов обоснована однородность условий формирования стока и исследована возможности применения модели, после чего определены оптимальные параметры модели и проведены проверочные расчёты. Однако этих данных оказывается недостаточно для прогнозирования стока воды р Москвы у п.Рублёво, так как общая площадь этих водосборов составляет 24% площади незарегулированной территории, и остаётся неучтённым распределённый боковой приток, сформированный многочисленными водотоками, впадающими ниже указанных створов. Поэтому на следующем этапе вычисленные или спрогнозированные значения стока с

частных бассейнов распространялись на оставшуюся гидрометрически неизученную часть бассейна Этот подход был осуществлён по модульным коэффициентам рек-аналогов. Расчетная схема строилась на трёх вариантах Первый вариант разделения исследуемой территории водосбора на однородные по условиям формирования стока части выполнен по результатам физико-географического ландшафтного районирования [Ландшафты ., 1997] В первом варианте предполагалось равенство модулей стока реки-аналога и всех малых рек, тяготеющих к соответствующему физико-географическому району Во втором варианте расчёты производились исходя из гипотезы о том, что для изучаемой территории существует зависимость модуля стока от площади водосбора вида М = /(Г) Третий вариант расчёта построен на районировании территории по условиям формирования стока при помощи ГИС (рис.1).

Рис.1: Частные водосборы и относящиеся к ним области.

В этом случае также учитывалась зависимость модуля стока от площади водосбора.

О, и'/с

ввБЕЕЕБесЕВВЕВ ЯЯЯЯЯЯЯЯЯЯЯЯЯЯ

паззагьггяааая

Рис. г: Расчет весенних расходов воды р.Москвы (п.РублЕво- спад половодья 2000г.).

Сравнительный анализ фактических и смоделированных по трём вариантам гидрографов показал заметное преимущество последнего варианта расчёта, основанного на районировании территории по условиям формирования стока (рис 2).

Второй раздел главы посвящён моделированию стока с отдельных водосборов, выделенных в качестве опорных, для расчёта стока воды у п.Рублёво. Моделирование бокового притока с незарегулированной части бассейна р.Москвы осуществлялось отдельно для каждого из трёх выделенных частных водосборов. При этом неизбежны ограничения, накладываемые на особенности речных бассейнов, для которых эта модель будет давать устойчивые результаты. Под устойчивостью здесь понимается способность модели при одних и тех же задаваемых параметрах описывать гидрографы за годы различной водности Дело в том, что используемая в работе модель, по мнению её авторов, хорошо описывает сток с водосборов, имеющих площади порядка 5-10 тыс км2. Здесь же мы имеем дело с водосборами, площади которых гораздо меньше приведённых (начиная с 21,5 км2), что приводит к большой изменчивости параметров модели, которая в свою очередь приводит к большим ошибкам при проведении расчётов или прогнозов по ней. В то же время размеры частных водосборов определяются гидрометрической изученностью исследуемой территории и степенью зарегулированности стока Попытка увеличения "действующей" площади была предпринята для р Истры у с Павловская Слобода, т к. в этом створе имеются гидрометрические наблюдения, и выше него расположено всего лишь одно водохранилище. Так как время добегания (т) от Истринского гидроузла до данного створа в зависимости от величины попуска составляет всего 1-2 суток, то можно предположить, что при вычитании суточных величин попусков гидроузла из измеренных в с Павловская Слобода расходов воды с учётом величины т, мы получаем расходы, определяющие боковой приток р.Истры с части бассейна от гидроузла до створа в Павловской Слободе. Площадь этой части бассейна составляет 940км2, те. она заметно больше водосбора р. Малой Истры у с.Киселёво (280 км2).

р Истра (п Павловская Слобода) Оценка параметров и проверка эффективности модели проводились для периода: с 1984г. по 1994г. Все годы были разбиты на две разные по водности группы лет Для каждой группы методом оптимизации были определены параметры модели и выполнены контрольные расчёты на независимом материале

у Искома (д Новинки) Для оптимизации параметров модели и проведения контрольных расчётов были использованы данные за 1979-1986 годы, так как за эти годы имелась наиболее полная информация о расходах воды и метеорологические данные Среднегодовые расходы изменялись в пределах от 2,16 до 4,77 м3/с при среднемноголетнем расходе - 2,67 м3/с. Пример смоделированных гидрографов приведён на рис.3.

Т,С°, Р,мм

30 п 20 10

о

8 «

-10 3>

-20

-30

I

■ осадки -твмлврпура -фактич.расход сход по модели

I. lijJJ.iL,Л. ..фк!

г г й•'•. а , .■•§. е

0> в> Я ", ' , ,ЯК . лЩ' .

® о ^ ¡1 ¡VI 5* .'4

5 5 5 5 2

О О О О О I о ■ о о

Ц.м'/С

г 40

"ш

Рис.3: Рассчитанные и фактические расходы воды р.Искона (д.Новинки -1979т.).

Медвенка-д. Б. Сарееяп. Следует помнить, что р.Медвенка у д.Б.Сареево имеет небольшую площадь водосбора - 21,5 км2 и поэтому в полной мере рекой-аналогом для больших территорий быть не может. Данные о её расходах мы использовали только потому, что в этом экспериментальном бассейне, кроме измерений стока, проводится полный комплекс наблюдений за всеми стокоформирующми факторами. Это, в частности, позволяет задавать значения некоторых параметров, имеющих физический смысл, опираясь на результаты полевых наблюдений [Многолетние.. , 1982; Субботин, 1966; Субботин, Дыгало, 1991; Дыгало, 1973; Дыгало,1983].

Так были заданы значения параметров, характеризующих объёмный вес почвы (1/р),

интенсивность фильтрации (¡о), интенсивность стаивания снега (а), распределение снежного

покрова (а), влажность почвы («„аи.), глубину промерзания (иьр) и др. Сравнительный

анализ смоделированных фактических гидрографов позволяет сделать некоторые выводы.

Модель хорошо отражает основные тенденции изменения расходов, но не всегда

расчитанные величины расходов пиков половодья и, особенно, паводков соответствуют

фактическим В целом расходы весеннего половодья моделируются значительно лучше

расходов межени, прерываемой дождевыми паводками. Заметные различия вычисленных и

фактических расходов характерны для предзимья. В период появления первых ледовых

явлений резко повышается вероятность ошибок определения расходов воды по измеренным

уровням воды на посту. И именно этим, вероятнее всего, объясняются резкие колебания

расходов, вычисленных как разница между измеренными расходами у п.Павловская Слобода

и попусками с водохранилища с учётом т. Особенности расчётных зависимостей таковы, что

модель более чутко реагирует на изменения температуры воздуха, нежели на изменеиния в

12

колическтве осадков. Наиболее явно это проявляется во время весеннего снеготаяния, когда интенсивный рост температуры вызывает поступление влаги одновременно по всей территории бассейна, что выражается в реакции водосбора в виде волны половодья в замыкающем створе. При этом, поскольку поступление воды на поверхность бассейна носит повсеместный характер, облегчается подбор параметров и реакция модели становится более адекватной. Несколько по-иному обстоит дело с дождевыми паводками. Осадки локального распространеия, даже значительной величины, не всегда отчётливо отражаются в гидрографе стока. Осадки менее значимые, но выпавшие по всей территории бассейна, могут дать существенный паводок. Такая неоднозначность сказывается на точности параметров модели в процессе оптимизации, что, в свою очередь, влечёт за собой ошибки в расчётах и прогнозах стока. Все это говорит о нерепрезентативности данных о жидких осадках по одной-двум метеостанциям и о необходимости доработки блока модели формирования паводочного стока.

Хотя, опыт использования модели формирования стока на очень малых водосборах (исследуемые водосборы относятся к их числу) свидетельствует о невысокой устойчивости параметров модели, полученных путём их оптимизации, в целом, результаты моделирования гидрографов стока для отдельных частных водосборов показывают принципиальную возможность использования этого подхода для расчёта общего бокового притока с незарегулированной части бассейна р.Москвы.

В третьем разделе дано описание расчёта трансформации поступившей в русловую сеть воды на основе решения уравнений Сен-Венана, которые с некоторыми допущениями могут бьггь представлены в следующем виде:

уравнение неразрывности

(1)

а ах

уравнение сохранения количества движения

> (2)

щх)

где

< - время;

* - координата расстояния, отсчитываемая вдоль потока; - площадь живого сечения;

£)(г,х) - расход воды в единицу времени;

д(1,х) - боковой приток воды в единицу времени на единицу длины;

¡(х) - продольный уклон дна;

И(/,х) - глубина (максимальная глубина поперечного сечения);

/(/,*) = »'(?,*)- . уклон водной поверхности

Эх

- гидравлический радиус;

7(х) - коэффициент шероховатости русла. Здесь мы предположили, что коэффициент шероховатости не зависит от степени заполнения русла и изменяется только вдоль реки.

Для их решения в работе использована разностная схема, позволяющая от частных производных перейти к конечным разностям Решение системы уравнений (1) и (2) производится следующим образом Для построения модели москворецкой речной системы на рассматриваемой части водосбора были выбраны шесть основных рек - р.р.Москва, Истра, Руза, Озерна, Малая Истра и Искона. Русла рек разбивались поперечными профилями с координатами {х,,дг2> • где х, - координата самой верхней точки русла (чаще - это плотина водохранилища), хн - координата самой нижней точки русла (обычно это устье или замыкающий створ).

Рис. 4: Схема расположения поперечных профилей при расчетах трансформации стока.

Поперечные профиля назначались в основном ниже мест впадения притоков в основные русла и, таким образом, исследуемая территория делилась на частные водосборы (рис.4).

Для каждого профиля предварительно рассчитывались табличные функции )и>;(и),(и), ] = которые в дальнейшем позволили перейти от решений уравнения (1)

к решениям уравнения (2).

Для решения уравнения (1) задаются:

0-Начальные условия для функций {и(г = О.хД^Г = 0,ху), ] = \-- Ы\\

1- боковой приток, рассчитанный по модели / = 1---Л'}, где ) боковой приток на участке от (/ -1)-го до / -го профиля (д(1,х,)=0);

2- расход воды на верхнем профиле -

3-тождество

Указанные условия являются достаточными для решения разностной схемы для уравнения (1) относительно переменной I. Если нам известны значения в момент времени /0 - {1у{/0,хД2{/0,дгДу = 1 тогда можно получить значения в момент времени /0 + Д/ -{и<(г0 +Д/,дсД] = Используя функции = и уравнение (2),

получаем значения {¡2(/0 + =

Рис. 5: Измеренные и рассчитанные гидрографы р.Москвы в районе п.Рублёво.

Этот алгоритм реализован в программе расчёта трансформации попусков из водохранилищ и бокового притока с незарегулированной части водосбора. Результаты расчёта для р.Москвы в створе п.Рублево приведён на рис.5.

Пример демонстрируют, на наш взгляд, правомерность используемой в работе схемы расчёта поступления и перемещения воды по русловой сети.

В четвёртой главе дано описание природных условий в бассейнах рек Сухоны и Юга. Необходимость подробного освещения этого вопроса продиктована общей направленностью данной работы. В целом структура данной главы подобна структуре второй главы. Рассмотрены такие составляющие водного баланса, как осадки, испарение, подземный и поверхностный сток, освящены вопросы формирования температурного режима изучаемой территории. При пространственном анализе вышеперечисленных характеристик сделана попытка их увязки с такими физико-географическими факторами, как континентальность климата, рельеф местности, особенности подстилающей поверхности. Проанализированы карты рельефа, почв, растительности. На основе литературных данных построены карты озёрности и заболоченности территории, подземного модулей стока и карта лесистости. Структура используемой в работе математической модели предполагает раздельный расчёт основных стокоформирукицих процессов для покрытой лесом и открытой частей водосбора.

Во втором разделе главы идёт речь о гидрологическом режиме рек. Здесь изложены вопросы, связанные с режимом уровней, внутригодовым режимом, условиями формирования максимального и минимального стока, межгодовой изменчивостью стока. В частности, дан анализ разностно-интегральных кривых стока изучаемых рек. В узле слияния рек Сухоны и Юга часто наблюдаются ледовые заторы. Связанное с ними резкое повышение уровней не отслеживается моделью, поэтому подразделы главы, посвящённые ледовому и термическому режиму рек, дают основу для правильного понимания процессов формирования весеннего половодья. В заключительном разделе главы даны сведения о гидрографических особенностях рек.

В пятой главе дано ландшафтно-гидрологичсскос районирование бассейна р.Малой Северной Двины.

Отмечено, что разнообразие условий подстилающей поверхности и климатических условий (в особенности это относится к распределению осадков) накладывает большие ограничения на использование моделей с сосредоточенными параметрами. Поэтому, прежде чем приступить к разработке методики прогноза расходов воды в бассейне р.Малой Северной Двины, были выделены условно однородные (с точки зрения формирования стока) частные водосборы, для которых имеется возможность прогнозирования стока в замыкающих створах. Эта возможность (при условии успешного районирования территории)

16

определяется по сути двумя факторами. Во-первых - это наличие в замыкающих створах наблюдений за расходами (уровнями) воды, во-вторых - это приемлемая освещённость территории метеорологическими данными, которые задаются на входе применяемой модели.

Рассмотрены основные принципы, заложенные в основу выделения условно однородных частей рассматриваемого бассейна Ландшафтно-гидрологическое районирование территории выполнялось в два этапа Первый заключался в анализе целого ряда карт с помощью геоинформационных технологий в программном пакете ARC VIEW В исследование были включены карты гидрографической сети района, рельефа, ландшафтного районирования территории, карта почв, использования земель и растительности, а также карта модуля подземного стока. Далее в программном пакете ARC VIEW на основании литературных данных для бассейна р.Малой Северной Двины был создан ряд карт, а именно: карта модуля среднегодового стока, карта средних высот водосборов рек, карта средних уклонов водосборов, карта залесённости водосборов, карта заболоченности водосборов, карта озёрности водосборов, карта слоя весеннего стока половодья, карта значений коэффициента вариации среднегодового стока. Условия формирования речного стока рассматривались на примере малых и средних рек изучаемой территории, площадь водосбора которых составляет более 500 км2.

Гидрологические районы:

YzYA юго-западный H'lvl центральный 8ШЯ южный

IIIIIIII северо-западный ЦЦ северный восточный

Рис.6: Ландшафтно-гидрологическое районирование бассейна р.Малая Северная Двина.

В результате наложения, сопоставления и анализа всех имеющихся карт, а также гидрометеорологической информации было выделено шесть гидрологических районов, основные отличительные черты которых представлены ниже (рис.6).

На втором этапе районирования были проанализированы карты I одово! о слоя стока, начала половодья, слоя стока половодья и другие, сопоставлены данные о внутригодовом и внутрисезонном распределении стока, метеорологическая информация на имеющихся пунктах наблюдений. Это позволило уточнить границы выделенных районов

1 Северо-западный район включает бассейны р.Кубены и р.Уфтюги, расположенные к северо-северо-востоку от Кубенского озёра. Для него характерны: повышенное количество осадков, их более равномерное внутригодовое распределение по сравнению с бассейном в целом, более продолжительный зимний период по сравнению с южными районами, длительный период накопления снежного покрова Модуль годового стока - выше среднего и составляет 8-10 л/с*км2.

2 Юго-западный район включает в себя бассейны рек Лежа, Тошня, Вологда и Большая Ельма. Для него характерны: наиболее короткий зимний период, наименьшая во всем бассейне Малой Северной Двины залесённость водосборов (до 50%), интенсивное сельскохозяйственное использование территории, более ранние сроки прохождения половодья, наличие зон повышенной заболоченности, преимущественное распространение суглинистых почв

3 Центральный район включает бассейн р.Сухоны в её среднем течении. Для этого района характерны следующие особенности стокоформирования- усиление континентальное™ климата с юго-запада на северо-восток, более продолжительный зимний период в восточной части района, длительный период накопления снежного покрова, повышенная залесённость верховьев рек и заболоченность водосборов в нижнем течении, пониженный модуль стока грунтовых вод, заметное регулирующее влияние Кубенского озера (для р.Сухоны) и, как следствие, более продолжительное половодье.

4 Северный район охватывает бассейны малых и средних рек на участке слияния рек Сухона, Луза и Юг и долину Малой Северной Двины. В целом район характеризуется следующими особенностями стокообразования- повышенные значения средних уклонов водосбора, определяющие высокую скорость стекания талых и паводочных вод, повышенная залесённость верховьев рек и заболоченность водосборов в нижнем течении, уменьшением слоя стока половодья и увеличением слоя стока летнего паводочного периода.

5 Южный район (бассейн р Юг) включает в себя бассейн р.Юг на участке от истоков реки до д Подосиновец. Таким образом, восточный район характеризуется следующими особенностями стокообразования' повышенные значения средних уклонов водосбора в

верховьях рек, определяющие высокую скорость стекания талых и паводочных вод, слой осадков в 600-650 мм (ниже среднего), наличие хорошопроницаемых песчаных и супесчеиых почво-грунтов, более интенсивное хозяйственное использование земель, чем в восточном и центральном районах.

б. Восточный район (бассейн реки Луза) включает в себя бассейн р Луза до впадения её в р.Юг. Для района характеры следующие особенности стокообразования: более продолжительный зимний период по сравнению с южными районами, длительный период накопления снежного покрова, залесённость водосборов малых рек 90-100%, преимущественное распространение супесчаных почв Для р.Лузы характерны более поздние сроки прохождения максимальных расходов воды, чем на большей части изучаемой территории.

Показано, что целесообразно использовать модель формирования талого и дождевого стока применительно к трём из выделенных районов, играющих основную роль в формировании стока в указанных выше створах, - а именно - центральный, южный и восточный Отличительные особенности указанных районов позволяют более или менее уверенно судить о необходимости проведения оптимизации параметров и дальнейших расчётов по модели для каждого района в отдельности.

В шестой главе рассмотрена возможность краткосрочного прогнозирования уровней воды в районе слияния рек Сухоны и Юга методом соответственных уровней

В результате проведенной обработки и анализа данных о уровнях воды по гидрологическим постам на реках Сухоне (г.Великий Устюг, д.Каликино, г.Тотьма, д.Наремы, д.Рабаньга) и Юге (д.Гаврино, р.п.Подосиновец, с.Кичменский городок) была получена методика краткосрочного прогноза уровня воды в районе слияния этих рек, в основу которой положен метод соответственных уровней.

Показано, что на р.Юг (д.Гаврино) заблаговременность такого прогноза при использовании в качестве исходной информации уровней по в/п с.Кичменгский Городок составляет от 1-2 до 6 суток (в зависимости от значения уровня воды), а по в/п п.Подосиновец - от 1 до 4 суток.

Показано, что для р.Сухоны метод соответственных уровней может быть эффективно использован только на нижнем участке реки - от г.Тотьма до Г.В.Устюг., поскольку выше по течению на гидрологический режим р.Сухоны оказывает заметное регулирующее влияние Кубенское озеро. Так довольно часто максимальные уровни воды в половодье у г.Тотьмы наблюдаются раньше, чем в д.Нарёмы, расположенной выше по течению.

На р.Сухона (г.Великий Устюг) заблаговременность прогноза может доходить до 5 суток в зависимости от водности реки.

Для оценки эффективности методики составлены проверочные прогнозы на независимом материале Для р Юг время добегания на участках п Подосиновец - д.Гаврино и д.Красавипо - д.Гаврино одинаково, а значения и амплитуды изменения уровней на этих постах практически совпадают. Это дало возможность провести проверочные прогнозы по линейной зависимость вида НганРнш) = Г(Нср)

Нцу™, «м

М3/с

Рис.7: Зависимость вида 0=ДН) - р.Сухона (подъём половодья).

По графику связи, представленному на рис.7 предполагается проводить расчёт прогнозных значений расходов воды в зависимости от высоты заторного уровня на г/п у г.Великий Устюг. Если информация о заторе отсутствует, то используется зависимость аппроксимированная степенной функцией (точки-кружочки). При наличии затора и соответствующих уровнях лежащих в пределах 400-650 см рекомендуется использовать зависимость 1 (закрашенные квадратики). При заторных уровнях от 700см и выше расчётные значения расходов рекомендуется вычислять по зависимости 2 (точки-треугольники).

В главе 7 описана методика краткосрочного прогноза стока воды р.Сухона (дКаликино) и р.Юг (д.Гаврино) по метеоданным на основе математической модели Гидрометцентра. При этом предполагается, что спрогнозированные расходы воды с этих бассейнов будут использоваться как входные данные для расчёта зон затопления в районе г.Великого Устюга.

Показано, что при моделировании стока воды можно задавать температурные данные на входе модели, используя информацию практически любой метеостанции на исследуемой

20

территории, а также пополнять пропуски в рядах наблюдений. Значения коэффициентов корреляции среднесуточных температур воздуха находятся в пределах 0,97-0,99

Совсем иная картина складывается с осадками, особенно, в тёплый период года (табл.1).

Таблица 1

Корреляционная матрица суточных сумм осадков за теплый период года.

Обьячево Котлас Тотьма В Устюг Опарине Никольск

Обьячево 1

Котлас 0,36 1

Тотьма 0,22 0,37 1

В Устюг 0,36 0,65 0,46 1

Опарине 0,64 0,35 0,27 0,4 1

Никольск 0,4 0,37 0,4 0,47 0,47 1

Выявлено, что для многих станций связь, хотя и статистически значимая, однако, явно недостаточная для перенесения данных с одной станции на другую. Поэтому при задании суточных сумм осадков следует пользоваться теми метеостанциями, которые тяготеют к центрам соответствующих водосборов или расположены наиболее близко к ним.

Отмечается, что бассейн р.Юга выше д Гаврино состоит из двух крупных подбассейнов: непосредственно р Юга и его крупнейшего правого притока р.Лузы Несмотря на схожесть некоторых гидрографических характеристик и близость расположения подбассейнов, многие из стокоформирующих факторов существенно разнятся. Это обстоятельство определило необходимость проведения расчётов по модели отдельно для каждого из водосборов. При этом предполагалось, что расходы воды в д.Гаврино могут бьггь получены как сумма прогнозных расходов р Юга (д.Подосиновец) и р.Лузы (д.Красавино) с учётом времени добегания, которое было получено методом соответственных уровней.

Описаны некоторые особенности модели. В частности, модель довольно хорошо описывает одномодальные половодья и гораздо хуже справляется с паводками, особенно на спаде половодья Систематическое занижение моделью паводковых расходов воды на спаде или сразу после окончания половодья требует уточнения. Возможно здесь сказывается недоучёт влияния грунтовых вод на спаде половодья, так как в модели это влияние регулируется единственным коэффициентом. В ходе работы над адаптацией модели проведены сравнительные расчёты с разными исходными значениями плотности снега. Эта величина необходима для расчёта запаса воды в снеге на дату начала снеготаяния. В результате выяснилось, что оптимальная величина плотности снега колеблется в пределах от 0,25 до 0,30 г/см3, что соответствует снегу средней плотности.

Другая особенность модели, как отмечалось в главе 3, заключается в том, что она иногда излишне чутко реагирует на колебания средней суточной температуры воздуха вокруг отметки 0°С.

В результате проведённых исследований были получены оптимальные параметры модели для бассейнов рек Лузы и Юга в створах д Красавино и д.Подосиновец соответственно, для бассейна р.Сухоны - у д.Каликино.

В главе указано, что при использовании модели для прогнозирования в реальном времени в расчётную схему необходимо вводить алгоритм корректировки прогнозов Корректировка, как правило, основывается на учёте новой гидрометеорологической информации, поступающей в процессе выпуска прогноза Предложенная в работе корректировка прогноза предпринималась исходя из свойства гидрологических явлений сохранять одну и ту же закономерность своего хода в течение некоторого времени, что позволяет производить экстраполяцию уровней и расходов воды на небольшой период времени Анализ гидрографов показал, что определённой закономерностью обладает также разница между фактическими и расчётными значениями расходов воды Это позволило ввести уточнение в расчётные значения по следующей схеме.

Ок., = '/2* [<2дап1 ,+ , +ДОсР)], (3)

где

0к1 - скорректированный прогнозный расход воды,

Оэкстр.1 - расход воды, полученный путём экстраполяции по трём предшествующим прогнозу фактическим расходам воды, с использованием квадратической зависимости,

()„, - расход воды, рассчитанный по модели,

АС2ср - средняя разность между фактическими и полученными по модели расходами воды за ¡-1 и 1-2 моменты времени. Такая относительно простая схема позволила существенно повысить точность расчётов

Другой вариант увеличения заблаговременности предполагает корректировку прогноза на основе гипотезы о том, что относительная ошибка прогноза меняется незначительно Такая схема в случаях резких колебаний расходов воды даёт более сглаженный расчётный гидрограф Аналогичная схема расчёта была использована для прогнозирования стока р Сухоны у д Каликино Пример смоделированных гидрографов приведён на рис.8 Выполненная проверка модели на независимом материале показывает возможность краткосрочного прогноза стока воды заблаговременностью 2-3 суток. Проверка эффективности методики прогнозов (Я/вд), осреднённая за все годы, практически во всех расчётных створах не превышает значения 0,7.

Р,мм; ГС; Н^см высота снеж.покрова д м>/с

35.0 ■■■■ осадки 5000

Рис.8: Смоделированные (с учётом корректировки) и фактические расходы воды р.Сухона (д.Каликино -1992г.) и мегеоданные на водосборе.

В заключении сформулированы основные выводы работы

Научные выводы.

Предложенный комплексный подход позволяет перейти от моделирования речного стока на отдельных небольших водосборах к вполне эффективной схеме расчёта и прогноза стока достаточно крупных речных систем, расширяя тем самым границы применимости модели.

Показано, что применение ландшафтно-гидрологического подхода к моделированию стока позволяет существенно повысить точность расчётов, выполняемых по модели Доказана целесообразность использования геоинформационных систем для изучения условий формирования стока и районирования территории.

В условиях скудности гидрометеорологической информации, предложенный подход, включающий ландшафтно-гидрологический анализ территории, моделирование стока воды с частных водосборов с последующим расчётом трансформации бокового притока на основе решения системы уравнений Сен-Венана, позволяет учитывать неоднородность поступления воды и возможных загрязняющих веществ в речном бассейне.

Методические выводы Выполнена адаптация модели формирования талого и дождевого стока и определены оптимальные параметры для расчета стока воды следующих рек: р.Искона (д.Новинки), р Истра (д.Киселёво), р Медвенка (д Большое Сареево) - в бассейне р Москвы; р.Юг (п.Подосиновец), р.Луза (д.Красавино), р.Сухона (д.Каликино) - в

бассейне р.Малой Северной Двины. Разработана схема расчёта и краткосрочного прогноза стока воды для р.Москвы (п.Рублёво) и для р.Малой Северной Двины (г.Великий Устюг).

Отработаны приёмы использования геоинформационных систем Arc View и Mapinfo для анализа имеющихся карт и синтеза новых. На основании картографического материала и подробного анализа всей совокупности физико-географических условий в пределах изучаемых территорий выделены условно однородные области формирования стока и проанализированы возможности использования математической модели для каждого из выделенных районов Статистическая обработка рядов метеоданных стационарной сети наблюдений и расчёты по модели с исходным набором данных различных метеостанций позволили выделить наиболее репрезентативные из них для каждого из изученных водосборов.

Практическое значение Результаты исследования могут иметь практическое применение для расчёта и прогноза бокового притока незарегулированной части территории Москворецкого водоисточника для более рационального использования имеющихся водных ресурсов в целях промышленного и коммунально-бытового водоснабжения г.Москвы, организации волн попусков для разбавления возможных аварийных выбросов загрязняющих веществ в речную сеть бассейна, организации санитарных попусков для промывки руслового тракта р.Москвы, а также для непосредственного прогноза концентраций загрязняющих веществ в створе Рублевской плотины Для бассейна р Малой Северной Двины подготовлена схема расчёта и прогноза стока воды весеннего половодья, прогнозные значения уровней и расходов воды могут быть в дальнейшем использованы для расчёта зон затопления в г.Великий Устюг и его окрестностях.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Гидрометеорологическая обеспеченность математической модели формирования стока с речного водосбора для краткосрочного прогноза бокового притока. // Известия Калужского общества изучения природы местного края, книга 5, Издательский дом "Эйдос", Kanyia, 2002. (В соавторстве с В.А.Жуком).

2. Краткосрочный прогноз уровней воды весеннего половодья в бассейне р.Малой Северной Двины В сборнике "Безопасность энергетических сооружений" №12, Москва, 2003. (В соавторстве с В.А.Жуком).

3 Прогнозирование стока в речных системах по метеоданным на основе математической модели. В сборнике "Безопасность энергетических сооружений" №1, Москва, 2004. (В соавторстве с В.А Жуком).

4 Гидрологические аспекты управления качеством вод речного бассейна с интенсивной хозяйственной деятельностью. // Материалы международной научной конференции

"Великие реки - аттракторы локальных цивилизаций", Дубна, 2002. (В соавторстве с В.А.Жуком, О.В.Печниковой, H JI Фроловой)

5. Расчёт и краткосрочный прогноз стока рЮг по математической модели формирования стока на водосборе. // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы освоения и использования природных ресурсов Северо-запада России", Вологда, 2002. (В соавторстве с В.А Жуком)

6. Катастрофические наводнения на Малой Северной Двине и их прогнозирование // Материалы международной научной конференции "Экстремальные гидрологические события: теория, моделирование и прогнозирование", Москва, 2003. (В соавторстве с Н.И Алексеевским, В.А.Жуком).

7. Прогнозирование зон затопления в районе г.Великий Устюг в период весеннего половодья // Материалы IV научно-практической конференции "Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций", Москва, 2004г (В соавторстве с В.А.Жуком и И.Н Крыленко)

8. Flood in the town of Velikii Ustug (the Northern Dvina)- modeling and mapping // EGU, General assembly, geophysical research abstracts, Volume 6, 2004. (В соавторстве с И.Н.Крыленко).

Отпечатано в копицентре « Учебная полиграфия » Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 Гуманитарный корпус. www.stprint.ru e-mail: zakaz@stprint.ru тел. 939-3338 Заказ № 68 тираж 100 экз. 11одписано в печать 13.11.2004 г.

РНБ Русский фонд

2006-4 23341

(

Л

f* »

& Ъ.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Полянин, Владислав Олегович

Введение.стр.

Глава 1: Современные подходы к моделированию процессов речного стока на водосборе.стр.

1.1 Математические модели формирования стока.стр.

1.2 Геоинформационные технологии в математическом моделировании.стр.

1.3 Параметры математических моделей гидрологического цикла на водосборе.стр.

1.4 Краткое описание модели формирования талого и дождевого стока Росгидрометцентра.стр.

1.5 Ландшафтно-гидрологический подход.стр.

Глава 2. Природные условия в бассейне р.Москвы.стр.

2.1 Физико-географические условия.стр.

2.2 Гидрологический режим рек.стр.

Глава 3. Результаты расчётов бокового притока в русловую сеть незарегулированной части бассейна р.Москвы.стр.

3.1 Расчёт и прогноз бокового притока р.Москвы у п.Рублёво на основе ландшафтно-гидрологического районирования.стр.

3.2 Моделирование стока для отдельных водосборов.стр.

3.3 Описание трансформации поступившей в русловую сеть воды.стр.

Глава 4. Природные условия бассейнов рек Сухоны и Юга.стр.

4.1 Физико-географические условия.стр.

4.2 Гидрологический режим рек.стр.

4.3 Гидрографические особенности рек Сухоны и Юга.стр.

Глава 5. Ландшафтно-гидрологическое районирование бассейна р.Малой

Сев. Двины.стр.

Глава 6. Краткосрочный прогноз гидрологических характеристик методом соответственных уровней.стр.

Глава 7. Краткосрочный прогноз стока р.Сухона и р.Юг до метеоданным на основе математической модели.стр.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Ландшафтно-гидрологический подход к моделированию стока воды с речного водосбора"

Моделирование и прогнозирование стока воды с речного водосбора на основе комплексного географического анализа условий его формирования реализовано в работе на примере бассейнов двух рек, имеющих разные площади водосбора и отличающихся гидрологическим режимом. Это бассейн р.Москвы ниже Москворецких водохранилищ и выше п.Рублёво общей площадью 3200км2 и бассейн р.Малой Северной Двины (до п.Медведки), включая бассейны р.Сухоны и р.Юга общей площадью около 85тыс.км2.

Настоящее исследование преследует цель показать необходимость и возможность использования комплексного подхода, основанного на применении современных методов математического моделирования процессов формирования стока воды с речного водосбора, трансформации волн весеннего половодья, дождевых паводков и волн попуска с водохранилищ, методах выпуска и корректировки краткосрочных прогнозов, ландшафтно-гидрологическом районировании исследуемой территории с использованием геоинформационных технологий.

Своеобразный синтез вышеперечисленных методов позволяет не только более полно исследовать закономерности формирования стока в бассейне реки в зависимости от его ландшафтной структуры, но и по-новому взглянуть на решение многих прикладных задач гидрологии, придавая всему исследованию практическую направленность.

Для р.Москвы практическая значимость исследования состоит в разработке схемы расчёта и прогноза бокового притока с незарегулированной части Москворецкого водоисточника (часть территории бассейна р.Москвы ниже Москворецких водохранилищ^ до п.Рублёво).

Прогноз бокового притока необходим для оптимизации работы водохранилищ:

•S по промышленному и коммунально-бытовому водоснабжению г.Москвы;

S по организации волн попусков для разбавления возможных аварийных сбросов загрязняющих веществ в речную сеть бассейна;

•S по организации санитарных сбросов для промывки руслового тракта р.Москвы.

Реализация поставленной цели выполнялась в рамках решения следующих задач:

1) районирование территории водосбора по условиям формирования стока;

2) выбор рек-аналогов для каждого района;

3) определение параметров модели и расчёт или прогноз стока с частных гидрометрически изученных водосборов;

4) обоснованный перенос полученных данных на неизученную территорию и прогноз бокового притока;

5) прогноз стока воды с незарегулированной части бассейна р.Москвы у п. Рублёво.

Для бассейна р.Малой Северной Двины прикладное значение исследования состоит в разработке схемы прогноза стока воды для снижения возможного экологического и экономического ущерба в результате наводнений в г.Великий Устюг и его окрестностях во время весеннего половодья.

Реализация поставленной цели выполнялась в рамках решения следующих задач:

1) районирование территории водосбора по условиям формирования стока - в основном, по условиям весеннего половодья;

2) обоснование возможности использования математической модели для расчёта и прогноза стока воды в бассейнах рек Сухоны, Лузы и Юга;

3) создание базы гидрометеорологических данных и выбор метеостанций, репрезентативных для определения средних значений метеоэлементов каждого частного водосбора;

4) определение параметров и выполнение контрольных расчётов и прогнозов по модели;

5) разработка и проверка алгоритма корректировки прогноза за счёт учёта информации, характеризующей состояние водного объекта в момент выпуска прогноза (начальные условия);

6) прогноз расходов воды у д.Каликино, и определение по ним значений расходов и уровней воды у г. Великий Устюг;

7) прогноз расходов воды на р. Юг с замыкающим створом у д.Гаврино.

В условиях сокращения сети станций гидрометеорологических наблюдений с одной стороны и растущей антропогенной нагрузки на речные бассейны с другой стороны, изучение и прогнозирование речного стока при помощи классических методов заметно усложняется. Поэтому приходится использовать косвенные методы и искать новые эмпирические связи между стоком реки и факторами его обуславливающими. В связи с этим хочется отметить всю ценность материалов полевых исследований Подмосковной водно-балансовой станции, фондовых материалов и данных полевых наблюдений географического факультета МГУ, в частности, кафедры гидрологии суши и лаборатории эрозии почв и русловых процессов, метеоданных, предоставленных Всероссийским научно-исследовательским институтом гидрометеорологической информации (г.Обнинск). Автор диссертации благодарит вышеперечисленные организации за сотрудничество и предоставленные материалы наблюдений. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю В.А.Жуку, который многие годы вдохновлял на занятие наукой и направлял работу над диссертацией в правильное русло, Н.Л.Фроловой за поддержку и практическую помощь в работе с моделью, Н.И.Алексеевскому за ценные научные и жизненные советы, Л.С.Евсеевой за помощь в сборе данных гидрометеорологических наблюдений, С.И.Гаррисону за участие и техническую поддержку. Автор также благодарен сотрудникам кафедры: В.М.Евстигнееву, А.В.Хрйстофорову, К.К.Эделыптейну, В.Н.Михайлову, высказавшим ценные замечания по структуре и сути самой работы. Также хочется поблагодарить и всех других сотрудников кафедры гидрологии суши, у которых автор обучался все годы пребывания в Университете. Отдельная благодарность Инне Крыленко, Ксении Хатовой, Валере Иванову за предоставление материалов, использовавшихся в ходе выполнения данной работы.

Заключение Диссертация по теме "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия", Полянин, Владислав Олегович

Результаты исследования могут иметь практическое применение для расчёта и прогноза бокового притока незарегулированной части территории Москворецкого водоисточника для более рационального использования имеющихся водных ресурсов в целях промышленного и коммунально-бытового водоснабжения г.Москвы, организации волн попусков для разбавления возможных аварийных выбросов загрязняющих веществ в речную сеть бассейна, организации санитарных попусков для промывки руслового тракта р.Москвы, а также для непосредственного прогноза концентраций загрязняющих веществ в створе Рублёвской плотины. Для бассейна р.Малой Северной Двины подготовлена схема расчёта и прогноза стока воды весеннего половодья, прогнозные значения уровней и расходов воды могут быть в дальнейшем использованы для расчёта зон затопления в г.Великий Устюг и его окрестностях.

Результаты исследований использовались при выполнении работ по договору кафедры гидрологии суши МГУ с МГП «Мосводоканал» по теме «Регламенты оперативного реагирования на изменения характеристик стока незарегулированной части Москворецкого водоисточника» и при выполнении работ по договору кафедры гидрологии суши МГУ с администрацией Вологодской области «Исследование ледотермического режима и русловых процессов в устьях Сухоны, Юга, а также по Малой Северной Двине для обоснования противопаводковой защиты г.Великий Устюг».

Заключение.

Предложенный комплексный подход позволяет перейти от моделирования речного стока на отдельных небольших водосборах к вполне эффективной схеме расчёта и прогноза стока достаточно крупных речных систем, расширяя тем самым границы применимости модели. Кроме того, применение ландшафтно-гидрологического подхода к моделированию стока позволяет существенно повысить точность расчётов, выполняемых по модели. Результаты исследования доказывают целесообразность использования геоинформационных систем для изучения условий формирования стока и районирования территории. В условиях скудности гидрометеорологической информации, предложенный подход, включающий ландшафтно-гидрологический анализ территории, моделирование стока воды с частных водосборов с последующим расчётом трансформации бокового притока на основе решения системы уравнений Сен-Венана, позволяет учитывать неоднородность поступления воды и возможных загрязняющих веществ в речном бассейне.

В работе выполнена адаптация модели формирования талого и дождевого стока и определены оптимальные параметры для расчета стока воды следующих рек: р.Искона (д.Новинки), р.Истра (д.Киселёво), р.Медвенка (д.Болыпое Сареево) - в бассейне р.Москвы; р.Юг (п. Подосиновец), р.Луза (д.Красавино), р.Сухона (д.Каликино) - в бассейне р.Малой Северной Двины. Разработана схема расчёта и краткосрочного прогноза стока воды для незарегулированной чвасти бассейна р.Москвы (п.Рублёво) и для бассейна р.Малой Северной Двины (г.Великий Устюг). Отработаны приёмы использования геоинформационных систем Arc View и Mapinfo для анализа имеющихся карт и синтеза новых. На основании картографического материала и подробного анализа всей совокупности физико-географических условий в пределах изучаемых территорий выделены условно однородные области формирования стока и проанализированы возможности использования математической модели для каждого из выделенных районов. Статистическая обработка рядов метеоданных стационарной сети наблюдений и расчёты по модели с исходным набором данных различных метеостанций позволили выделить наиболее репрезентативные из них для каждого из изученных водосборов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Полянин, Владислав Олегович, Москва

1. Абальян Т.С. Исследование весенне-летнего стока рек Средней Азии с целью усовершенствования методов его прогноза. Диссертация на соискания учёной степени доктора географических наук, М, 1976.

2. Алексеевский Н.И., Жук В.А., Иванов В.Ю., Фролова H.JI. Особенности формирования и расчёта притока воды к тракту москворецкого водоисточника // Водные ресурсы. 1998, том 25 №2.

3. Алюшинская Н.М., Анискина Н.А., Ивашинцова Л.Д. Весенний сток рек бассейна Северной Двины и его прогнозы. Труды ГГИ, вып.97, стр.3-138, 1962.

4. Амалицкий В.П. Дневник наблюдений на Малой Северной Двине. Л.: Изд-во АН СССР, 1931г.

5. Андерсон М.Г., Берт Т.П. Стратегия моделирования. В кн.: "Гидро-геологическое прогнозирование". -М.: "Мир", 1988.

6. Антипов А.Н., Корытный Л.М. Географические аспекты гидрологических исследований ( на на примере речных систем Южно-Минусинской котловины). -Новосибирск: Наука, 1981.

7. Антроповский В.И. Гидролого-морфологическая характеристика русел малых рек бассейна р.Юг. // Комплексные проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов бассейна р.Северная Двина. Архангельск, 1979.

8. Антроповский В.И. Русловые деформации рек Юг, Сухона и Малая Северная Двина. Архангельск, 1988.

9. Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в конце XX столетия. Под ред. Коронкевича Н.И., Зайцевой И.С. М.: Наука, 2003.

10. Аполлов Б. А., Калинин Г.П., Комаров В.Д. Курс гидрологических прогнозов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1974.

11. Арефьева О.Н., Бельчиков В.А., Борщ С.В., Гинзбург Б.М., Мухин В.М., Фёдорова Ю.В. Наводнения. В кн.: Природные опасности России (гидрометеорологические опасности). - М.: Издательская фирма «Крук», 2001.

12. Атлас. Московская область. М.: ГУГК при СМ СССР, 1976.

13. Бевен К. Модели с распределёнными параметрами. В кн.: "Гидрогеологическое прогнозирование". М.: "Мир", 1988.

14. Бельчиков В.А., Борщ С.В, Мухин В.М. и др. Опыт применения геоинформационных технологий для прогнозирования стока половодья. Метеорология и гидрология, 2001, №10.

15. Берлянт А.М. Геоиконика. — М., Астрея, 1996.

16. Бефани Н.Ф. Прогнозирование дождевых паводков на основе территориально общих зависимостей. -JI.: Гидрометеоиздат, 1977.

17. Бураков Д.А. Математическая модель расчёта гидрографа весеннего половодья для равнинных заболоченных бассейнов. — Метеорология и гидрология, 1978/6, №1.

18. Быков В.Д. Москва-река // М.: МГУ, 1951.

19. Великанов М.А. Гидрология суши Л.: Гидрометеоиздат, 1948.

20. Вершинина Л.К., Крестовский О.И., Калюжный И.Л., Павлова К.К. Оценка потерь талых вод и прогнозы объёма стока половодья. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

21. Виноградов Ю.Б. Математическое моделирование процессов формирования стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1988, 312.

22. Водные ресурсы Нечернозёмной зоны ETC. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.

23. Вуд Э.Ф., О'Коннел П.Э. Прогнозирование в реальном времени. В кн.: "Гидрогеологическое прогнозирование". — М.: "Мир", 1988.

24. Гидрографические характеристики речных бассейнов Европейской территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1971.

25. Гидрологические исследования ландшафтов. Новосибирск.: Наука, 1986.

26. Глушков В.Г. Географо-гидрологический метод. В кн.: За рационализацию в гидрологии. - Л.: Изд. ГГИ, 1934.

27. Добровольская З.Н., Епихов Г.П., Корявов П.П. и др. Математические модели для расчета динамики и качества сложных водных систем // Водные ресурсы. — 1981. -№ 3.

28. Домбровский Ю.А., Шустова В.Л. Использование имитационной модели для оптимизации управления водохранилищем // Водные ресурсы. — 1984.-№4.

29. Евсеева Л.С., Скорняков В.А. Карты составляющих среднего многолетнего баланса Московской области.// Вестник МГУ. География. 1991. Сер.5 №4.

30. Евстигнеев В.М. Речной сток и гидрологические расчёты. М.: МГУ, 1990.

31. Ермолов А.Н., Меньшиков И.С. К математической теории управления каскадом водохранилищ (информационный аспект) // Сообщ. по прикладной математике АН СССР. М., 1983.

32. Жидиков А.П., Нечаева Н.С. Методические указания по разработке схем краткосрочных прогнозов расходов воды рек и притока воды в водохранилища в период половодья на основе моделей талого стока. JL: Гидрометеоиздат, 1982.

33. Жидиков А.П., Полунин А.Я. О коррекции краткосрочных прогнозов расходов воды. Труды Гидрометцентра СССР, Вып.265, 1983.

34. Жоров В.А. Ландшафтный и вероятностный подходы при моделировании процессов формирования речного стока. Тезисы докладов VI Всероссийского гидрологического съезда СПб.: Гидрометеоиздат, 2004г.

35. Жук В.А, Полянин В.О. Краткосрочный прогноз уровней воды весеннего половодья в бассейне р.Малой Северной Двины. В кн.: "Безопасность энергетических сооружений" №12, Москва, 2003.

36. Жук В.А, Полянин В.О. Прогнозирование стока в речных системах по метеоданным на основе математической модели. В кн.: "Безопасность энергетических сооружений" №12, Москва, 2003.

37. Зибольд Ф.Ф. О явлении обратного течения на Верхней Сухоне. В кн.: Исследования рек СССР, вып. 10, 1937.

38. Ильина Л.Л., Грахов А.Н. Реки Севера. М.: Гидрометеоиздат, 1978.

39. Иохельсон С.Б., Ровинский Ф.Я. Река Москва: чистая вода. М.: Гидрометеоиздат, 1985.

40. Каинова С.А., Фролова Н.Л. Формирование максимальных заторных уровней воды р.Сухоны у г.Великий Устюг и возможности их долгосрочного и краткосрочного прогнозирования. — В кн.: Безопасность энергетических сооружений. Вып. 11. ОАО «НИИЭС», М.: 2003.

41. Калинин В.Г., Пьянков С.В., Некоторые аспекты применения геоинформационных технологий в гидрологии. — Метеорология и гидрология, 2000, №12.

42. Кичигин А.Н. и др. Гидрологические процессы разной повторяемости в бассейне р.Сухона. Вологда, 1993.

43. Клёпов В.И. Безопасность и риск в системе водообеспечения Московского региона. // Труды конференции «Современные проблемы стохастической гидрологии». ~ М, 2000.

44. Ковалевский B.C., Роговская Н.В. Эколого-гидрогеологические оценки и картирование состояния территорий. — В кн.: Водные проблемы на рубеже веков. — М.: Наука, 1999.

45. Корень В.И. Математические модели в прогнозах речного стока. М.: Гидрометеоиздат, 1991.

46. Корень В.И., Бельчиков В.А. Методические указания по использованию методов краткосрочных прогнозов ежедневных расходов (уровней воды) для речных систем на основе математической модели. Л., 1989.

47. Корень В.И., Бельчиков В.А., Нечаева Н.С. Краткосрочные прогнозы талого и дождевого стока для речных систем на основе математических моделей. — В кн.: Труды V Всесоюзного гидрологического съезда, т.6. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

48. Коронкевич Н.И. Использование данных воднобалансовых станций для исследования генезиса стока. В кн.: Проблемы гидрологии. - М., Наука, 1978.

49. Коронкевич Н.И. Некоторые направления географо-гидрологических исследований // Географические направления в гидрологии. — М.: РАН Ин-т географии. МЦРГО, 1995.

50. Коронкевич Н.И., Зайцева И.С. Географическое направление в изучении и прогнозировании гидроэкологических ситуаций.// Изв. РАН. Сер. геогр. 1992. №3.

51. Котляков В.М., Коронкевич Н.И., Черногаева Г.М. Географо-гидрологические исследования. // Географические направления в гидрологии. — М.: РАН. Ин-т географии. МЦРГО, 1995.

52. Кошкарёв А.В., Тикунов B.C., Геоинформатика. М., Картгеоиздат-Геодезиздат, 1993.

53. Крыленко И.Н. Математическое моделирование взаимодействия в паводке водных потоков в узле слияния рек Сухоны и Юга. В кн.: Безопасность энергетических сооружений. Вып. 11. ОАО «НИИЭС», М.: 2003.

54. Кузин П.С., Бабкин В.И. Географические закономерности гидрологического режима рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.

55. Кузник И.А. Агролесомелиоративные мероприятия, весенний сток и эрозия почвы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1962.

56. Кучмент Л.С. Математическое моделирование речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1972.

57. Кучмент JI.С. Фракталы в гидрологии // Водные ресурсы на рубеже веков. М.: Наука, 1999.

58. Кучмент Л.С., Гельфан А.Н. Динамико-стохастические модели формирования речного стока. М.: Наука, 1993.

59. Кучмент Л.С., Гельфан А.Н. Оценка опасности и возможных размеров катастрофических наводнений. — В кн.: Природные опасности России (гидрометеорологические опасности). — М.: Издательская фирма «Крук», 2001.

60. Кучмент Л.С., Демидов В.Н., Мотовилов Ю.Г. Формирование речного стока. М.: Наука, 1983.

61. Ландшафты Московской области и их современное состояние. — Смоленск: С ГУ, 1997.

62. Лобанов С.А., Гарцман Б.И., Ефименко Я.И. Модель долгосрочного прогноза максимальных расходов воды весеннего половодья рек Приморского края. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.

63. Львович М.И. Человек и воды. Географгиз, 1963.

64. Мамай И.И. Ландшафтные исследования при изучении стока В кн.: Ландшафтный сборник, М.: Изд-во МГУ, 1973.

65. Математическое моделирование в управлении водными ресурсами. / Под ред. В.Г. Пряжинской. М.: Наука, 1988.

66. Методика оптимального планирования водоохранных мероприятий в бассейне реки / А.М. Черняев и И.М. Ширяк; УралНИИВХ. Свердловск, 1988.

67. Методика оценки последствий наводнений / ВНИИ ГОЧС. М., 1994.

68. Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния на качество поверхностных вод/ Под ред. А.В. Караушева. -Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

69. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Бассейн р.Волги (верхнее течение) Том 1-ый. Вып.8-ой. Л.:Гидрометеоиздат, 1986.

70. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Том 1-ый. Вып.23. Л.: Гидрометеоиздат, 1986.

71. Многолетние характеристики гидрометеорологического режима в Подмосковье./Материалы наблюдений подмосковной воднобалансовой станции/, часть 1,2.-М.: Изд-во ЦВГМО, 1982.

72. Муравейский С.Д. Процесс стока как географический фактор. Изв. АН СССР, Сер. геогр. и геофиз. наук, т. 10, вып.3,1946.

73. Муравейский С.Д. Роль географических факторов в формировании географических комплексов. В кн.: Вопросы географии. Сб.9 М., Географгиз, 1948.

74. Мухин В.М., Полунин А.Я. Методические указания к разработке метода краткосрочного прогноза расходов воды горных рек на основе математической модели формирования стока (на примере р.Карадарьи). М.: Гидрометеоиздат, 1982.

75. Назаров Н.А., Кучмент JI.C., Мотовилов Ю.Г. Чувствительность гидрологических систем. -М.: Наука, 1990.

76. Назаров Н.А., Сирин А.А. Модель и алгоритмы расчёта формирования речного стока на речном водосборе. М., 1988.

77. Нежиховский Р.А. Русловая сеть бассейна и процесс формирования стока воды. — JL: Гидрометеоиздат, 1971.

78. Нежиховский Р.А., Ардашева Г.В., Саковская Н.П. Определение коэффициентов шероховатости русла реки при обратном течении (на примере Верхней Сухоны). -Метеорология и гидрология, 1988, №3.

79. Никитин С.П. Региональный гидролого-стохастический анализ (на примере лесо-болотной зоны Западной Сибири). Диссертация на соискания учёной степени доктора географических наук, 1990.

80. Подрядов Д.А. К методике краткосрочного прогноза талого стока на основе стохастической модели снеготаяния. В кн.: Моделирование и прогнозы гидрологических процессов. СПб.: РГГМУ, 1999.

81. Поляков Б.В. Гидрологический анализ и расчёты. Л.: Гидрометеоиздат, 1946, 480с.

82. Попов Е.Г. Вопросы теории и практики в прогнозах речного стока. — М.: Гидрометеоиздат, 1963.

83. Пряжинская В.Г. Математическое моделирование в водном хозяйстве. -М.: Наука, 1985.

84. Пряжинская В.Г., Ярошевский Д.М., Готовцев А.В. Обоснование водохо-зяйственных решений в условиях неопределенностей // Водные проблемы на рубеже веков / Под ред. М.Г. Хубларяна. М.: Наука, 1999.

85. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 10. Верхневолжский район. Л.: Гидрометеоиздат, 1973.

86. Рогунович В.П. Автоматизация математического моделирования движения воды и примесей в системах водотоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

87. Родионов В.З. Использование географо-гидрологического метода в оценке влияния антропогенной деятельности на сток рек. Диссертация на соискания учёной степени кандидата географических наук, 1984.

88. Ротфельд И.С., Рыбалкина Н.И. Концепция создания межведомственного хранилища информации «Природные ресурсы России» // Использование и охрана природных ресурсов России., 2000, № 1.

89. Руководство по гидрологическим прогнозам. Вып.2, Краткосрочный прогноз расхода и уровня воды на реках. — JL: Гидрометеоиздат, 1989.

90. Румянцев В.А. Временные и пространственные закономерности колебаний речного стока и обуславливающих его факторов. Диссертация на соискания учёной степени доктора географических наук, 1985.

91. Субботин А.И. Ландшафтно-гидрологический принцип изучения, расчёта и прогноза стока талых и дождевых вод.- Метеорология и гидрология, 1967, №12.

92. Субботин А.И. О ландшафтном направлении в гидрологии. — Водные ресурсы, №6, 1983.

93. Субботин А.И. Сток талых и дождевых вод (по экспериментальным данным). -М.: Гидрометеоиздат, 1966.

94. Субботин А.И. Структура половодья и территориальные прогнозы весеннего стока рек в Нечернозёмной зоне ETC. Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

95. Субботин А.И., Дыгало B.C. Экспериментальные гидрологические исследования в бассейне р.Москвы.-М.: Гидрометеоиздат, 1991.

96. Субботин А.И., Змиева Е.С., Нежевенко В.Л., Мамай И.И. Ландшафтно-гидрологический принцип изучения стока. В кн.: Ландшафтный сборник, М.: Изд-во МГУ, 1973.

97. Ткачёв Б.П. Ландшафтный подход в расчётах местного стока (на примере юга Омского Прииртышья). Диссертация на соискание учёной степени кандидата географических наук, 1993.

98. Хеннер Е.К., Шестаков А.П. Математическое моделирование: Учебное пособие. -Пермь, 1995.

99. Храменков С.В., Алексеевский Н.И., Жук В.А., Мшценко М.А., Фролова H.JI. Моделирование качества воды в источнике водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. №11, 1998.

100. Храменков С.В., Волков В.З., Горбань О.М., Калашникова Е.Г., Фомушкин В.П. От истока до Москвы. -М.: Издательство «Прима-Пресс-М», 1999.

101. Христофоров А.В. Надёжность расчётов речного стока. М.: Издательство МГУ, 1993.

102. Цхай А.А. Мониторинг и управление качеством вод речного бассейна: модели и информационные системы. Барнаул: Алтайское кн. изд-во, 1995.

103. Шестаков В.М. Принципы прогнозирования и принятия решений // Разведка и охрана недр. № 8, 1988.

104. Эделыптейн К.К., Заславская М.Б., Немальцев А.С., Малыхина И.И. Современное состояние Москворецкого источника водоснабжения г.Москвы и пути повышения его надёжности. // Географическое прогнозирование и охрана природы. — М.: МГУ, 1990.

105. Abbot М.В. et al. An introduction to the Euroupean Hydrological System — Systeme Hydrologique "SHE", 1: hystory and phylosophy of a physically based dstributed modelling system. Journal of Hydrology 87, 1986a.

106. Abbot M.B. et al. An introduction to the Euroupean Hydrological System Systeme Hydrologique "SHE", 2: structure of a physically based distributed modelling system. Journal of Hydrology 87, 1986b.

107. Bergstrom S., The HBV model its structure and applications. In: SMHI reports hydrology, № 4,1992.

108. Brilly M, Smith M, Vidmar A. Spatially oriented surface water hydrological modelling: and GIS. In Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources Management, IAHS Publ., № 211,1993.

109. GIS modules and distributed models of the watershed: a report from ASCE Task Committee on GIS Modules and Distributed Models of the Watershed, 1999.

110. Grayson R.B. et al. Physically based hydrologic modelling. 2. Is the concept realistic? Water Resources Research 28 (10), 1992b.

111. Kopp S. М. Linking GIS and hydrological models: where we have been, where we are going? In Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources Management, IAHS Publ., №235,1996.

112. Maidment D.R. GIS and hydrologic modelling. / Proc. 1st International Symposium/ Workshop on GIS and Enviromental modelling. Boulder, Colorado, 1991.

113. Maidment D.R. Developing of Spatially Distributed Unit Hydrograph by using GIS. In HydroGIS93. K.Kovar and H.P.Nachtnebel IAHS Publ. №211,1993.

114. Minjao Lu. Tosio Koike & Norio Hayakawa. A distributed hydrological modeling system linking GIS and hydrological models. In Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources Management, IAHS Publ., №235, 1996.

115. Olivera J.F., Spatially distributed modelling of storm runoff and non-point source pollution using geographic information system. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy, The University of Texas at Austin, 1996.

116. Refsgaard J.C. Parameterization, calibration and validation of distributed hydrological models. Journal of hydrology №12, pp.69-97,1996.

117. Ross A., D.Tara P. Integrated hydrologic modelling with geografic information systems. In: Journal of Water resourses, Planning and Management, 1992.

118. Shultz G. A. Remote sensing and GIS from perspective of hydrological systems and process dynamics. In Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources Management, IAHS Publ., №235,1996.

119. Vieux E., Needham S., Nonpoint-pollution model sensivity to grid-cell size. In: Journal of Water resourses, Planning and Management, 1992.

120. Zichuan Ye. Map based surface and subsurface flow simulation models: an object-oriented and GIS approach.The university of Texas at Austin, 1996.