Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Математическое моделирование гидрологических ситуаций на реках Сирии

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Математическое моделирование гидрологических ситуаций на реках Сирии"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

ОД

На правах рукописи I ¡о.': г; УДК 551.480 (569.1)

ГАС'САН САБУР

Матсмит ическое моделирование гидрологических ситуаций па реках Сирии

11.09.07 гидрапогип суши, водньт ресурсы и гидрохимия

Автореферат диссертации лз умелей степени

яя-эдидага геохфо.фзт&сгагзх паук

Иряутск- 1985

Работа выполнена в Иркутском государственном техническом

университете

Научный руководитель доктор географических науи

С.П. Никитин

Научный консультант кандидат географических наук

В.Н. Фёдоров

Официальные оппоненты: доктор географический наук,

профессор Д.А. Бураков

кандидат географических наук, доцент А.Н. Шевнин

Ведущая организация: Иркутский государственный

университет

Защита диссертации состоится 26 сентября 1995 г. в 10 часов на заседании Диссертационного совета Д • 002.60.02 при Институте географии СО РАН по адресу: 664033 г. Иркутск-33, ул. Уланбаторская, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии СО РАН

Автореферат разослан ££ августа 1955 г.

Ученый секретарь кандидат географических наук

диссертационного совета • п / . Е.Г. Суворов

Об:<ря характеристика работы

Актуальность работы. Изучение многолетних колебаний стока рек является одкой из важных задач гидрологии. В настоящее время развитие промышленности, водохозяйственного, мелиоративного строительства и транспорта в Сирии предъявляют повышенные требования к количественной оценки водных ресурсов, изучению закономерностей их формирования и выявлении зон синхронных и асинхронных колебаний стока. Ритмичность в природных явлениях и ее закономерности в колебаниях представляют реальный путь научного предвидения естественных тенденций развития природы о будда"- Польше количество водных ресурсов большинства рек Сирии используется на хозяйственные нужды и часто отмечается острый дефицит в воде {особенно в дамасском, ¡окном, северозос-точном н оронтском районах).

Колебания годового стока рек Сирин изменяются в широких пределах, уменьшаясь до 50« по отношению к норме в маловодные годи к достигая до 170% (н более) в годы повышенной водное н. Рациональное использование водных ресурсов в условиях их нараставшего дефицита и экономическая целесообразность строительства водохозяйственных объектов во многом зависит от качества гидрологических расчетов н прогнозов. Поэтому актуальным является паузное обобщение региональных материалов о днна-«япсе стока рок. колячестзешгая оценка их ресурсов для разработки е.'гучг.ГС 0сн03 ь'.'пзктлппого йыпзлспьл нх пространствен-но-врепегп!;к: закономерностей в распределении, рационального !-х*'лсльзо2й!'П!1 н о;флл;н от истощзннп ¡1 загрязнения.

Пега згу'г:!-! кссдз.помгжш. Нсслздсвать пространствен-ио-врекгшто.загаЕгозяфиости колзбзинй характеристик стока рек С:фк:г от их ьег-оязкеа ¡'нзнко-геогра^пчеегшх п

{Старое. Для лостгшгая этой цел: необходимо '"•о релпть сг.зцуху-ч задачи.

1. 0гг;?олз;лп-ъ 2:шио-гссгра?ичвские условия Соряровакпа 1.г.;счс:5, ста расг« п пигтрпгоясгвэ распрздекзиав, а тааза чгеггуп«:-:;-'«? лгярояспиоешю харзотерцетагн па ревах Спрз1.

2. сродстзя;:ч :::;огс:юр;:ого статпстичэспог© апаязаа янп-г-:;ть кзиеолпо ^натегаз озктсри а Ссртрозпист стока, щязесто г;;: кггзсск^пкащкз м падрогоптаескоэ Сйрлп по ус-

ловиям изменчивости стока.

з. Разработать физико-статистические модели для ситуационного прогноза среднего, минимального и максимального стока с учетом связи в системе "атмосфера-речной сток" для проведения численных эксперименте- на моделях.

Нсходпиг: 'татег-::'.'?..- й работе использовались данные наблюдений мете^илогвческей сети Сирии, а также других организаций. ¡¡¿кжо-чгшиазх гидрологический измерения.

гсследоаауия. Работ выполнена ка основе геогра-фо-гндрслотаческого под:¿ода и методов теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна. йля территории Сирии впервые выполнено елдующее:

1) построены вероятностные модели среднего, максимального и минимального стока на основе использования кривых распределения вероятностей, с помощью которых генерируются ряды стока;

2) проведена классификация рек Сирии по условиям формирования паводочной и (или) половодной волн;

3) генетическая интерпретация результатов факторного анализа полей осадков и стока за характерные гидрологические годы увязана с повторяемостью типов атмосферной циркуляции, а естественные составляющие стока и осадков показывают их пространственную локализацию:

4) предложена схема трансформации связей в системе " атмосферная циркуляция - осадки - речной сток" для семиаридноЯ территории с длительной историей хозяйственного использования поверхностных вод. а также диагностические модели расчета стока:

5) проведено районирование рек Сирии по характеру сезонных колебаний стока, позволяющее более обоснованно выбирать входные переменные в моделях и интерпретировать их результаты;

6) выполнена статистическая обработка данных по рехам Сирин. построены многомерные модели характеристик стока, оценено влияние на них комплекса факторов, определены оптимальной размерностью адекватные модели показателей стока с помощью анализа ос!аткоз и метода наибольшего правдоподобия;

7) в Савторяон пространстве признаков имятациошплм модг

дарованием гидрологические события ранжированы на возможные, критические и невозможные, что позволяет прогнозировать выходные характеристики стока при разных гидроклиматическнх ситуациях.

Подчеркнем, что предлагаемые подходы и схемы в настоящей диссертационной работе впервые использовались для решения гидрологических задач для районов, охватывающих практически всю территорию Сирии.

Практическое значение. Ряд выводов и разработанных в диссертации статистических моделей может быть использован Министерством ирригации Сирин при планировании водозозяйствен-ных мероприятий для более комплексного рационального использования водных ресурсов страны, для расчетов гидротехнических параметров необходимых для создания новых водохранилищ и ирригационных систем, длл оптимизации функционирования действующих гидротехнических сооружений на реках Сирии, а таете при создании программы региональных гидрологических исследований.-Имитационные модели позволяют также водохозяйственным организациям на основе вариантов гидрологического прогноза выбрать тактику регулирования (управления) водохозяйственными системами для получения наилучшего экономического результата при их эксплуатации. Предложенный подход и схемы решения гидрологических задач могут быть использооаш! не только для территории Снр'ш. ио г? дал других сопредельных -с ней государств.

Апробация работы и_публикации. Результаты исследований

сбсуядеки на юбилейном конференции Иркутского госуниверситета. (Иркутск. 1993), физико-географическом кезлабораторком ссгшиа-рт Института географин СО РАН (Иркутск, 19S5).

По теме диссертации опубликовано трл работы t: одна находится в нзчата, обгця! объенсм около 4 п.л.

Объем и_структура работа. Диссертация состоит из взедз-

11?тя, 4 ГЛ5Э и пнводов. кзпокепиих tra 150 страницах пгизшопяс-»:ого текста, кототн; содержит 15 рисунков и 25 таблиц, список ттср.тгурн пклччает 79 иштгнованнП.

Кратаоесодорганис работа.

5. Физ«ко-гсогра'?:1ческяо условия Soprciposamm стека per.

Сирии

Общая физико-географическая характеристика региона изложена коротко в диссертации. Рельеф в большей своей части представляет собой слабо наклоненное с северо-запада на юго-восток плоскогорье, высоты которого колеблются от 700 до 200 м. н.у и. Годовая норма температура воздуха страны -15-20 °с <г. горах вьгае 1 ООО н н.у.м. - около 13 °с).

Бо>п.. ,ис130 территории Сирии получает основную часть осадков ¡до ХЛ%) в холодный период с октября по май, а их отсутствие на проте:пг»;и всего лета является основным влияющим фактором на 'Армирование водного режима рэк. Межгодовая изменчивость осадков также характеризуется крайней вариабельностью, хотя на одной третк асей территории страны их общая годовая норма остается значительной (350 мм и более).

Сухой сезон (продолжающийся до середины осени), внезапные повышения температуры весной и летом, сильные ветры предопределяют интенсивное испарение в течение мая. июня и июля. Годовой интервал колебаний суммарного испарения составляет от 600-800 мм на западе до 40-100 мм на востоке при широтном градиенте (юг-север) от 140-190 до 150-270 мм.

2. Водный режим и особенности формирования речного стока.

Главными реками Сирии являются Евфрат. Хабур, Оронт, Ба-рада, С.Кебир. Р. Евфрат - одна из самых крупных и многоводных рек Ближнего востока. Общая длина Евфрата ¿=2220 км (сирийская часть - 1=677 км), а водосборная площадь до границы с Ираком Г=203 тыс. км2(сирийская - Г=ЭЗ тыс. км2. Сток реки в пределах Сирии повышается незначительно. В Сирии Евфрат имеет три значительных притока- Сахур. Балих и Хабур. Река Хабур имеет длину ¿=486 км и водосборную площадь Г=36900 км2. Река Оронт расположена в западной части страны (1=487 км. 15650 км2). Река Борода находится в Дамасском районе; принимает в себя у д. Фи-88 один из самых больших источников Сирии - АЯн-Фияе (9 м3/с). Р. С.Кебир - самая крупная'река прибрежного района (¿=69 км. Г-1064 км2).

Определение характеристик стока рек осуществлялось с помощью теории и методов математической статистики. Для определения репрезентативности рядов годского стока вышеназванных

рек использованы оценки по относительным средним квадратичес-ким погрешностям статистических параметров. Все ряды, не удовлетворяющие условиям репрезентативности, восстановлены по уравнениям регрессии оптимальной размерности на 40-летннй период (1932-1972 гг.). В работе приведены характеристики годового стока до и после удлинения рядов, которые иллюстрируют их однородность по средним и дисперсиям внутри ряда и отклонение этой нуль-гипотезы мезхду рядами стока (створаш рак).

Режим годового стока рек Сирии, его многолетние колебания и внутригодовое распределение, изменяются в широких пределах из-за особенностей питания, климатических характеристик н географического положения водосборов. Кроме того., гидрограф часто деформируется забором воды на орошение.

Для р.Евфрат характерны три сезона: а) осенне-зимний период (X-II) с паводками от дождей и ливней, и долей стока в этом сезоне в годовом - к=24Я>; б) весенний сезон (IIT-VI, с высоким половодьем, к=66%; в) меженный устойчивый период (VII-IX) с k-10'Z. Порка стока у города Табка - h0=2Z9±W мм с коэффициентом изменчивости - Cv=0.205+0.04.

Питание р.Хабур осуществляется в основном карстовыми источникам! Рас-Алайн. расход которых в течение всего года около <17 м3/с. Виутригодовыа коле0а!!ня стогса зависят в основной от пооерхностиой его составляющей, рсжм которой характеризуется двуги сезонами: а) многоводнкм (Х-У). ¡с-92%; б) иаловодиим (VI-IX). Параметры годового стока у г. Хасака: Ti0= 156+4 га Cv-0.152+0.02.

Для р.ОрогКi репа? стока имеет OojsbPyra зарегулирозашюсть благодаря трем водохранилищам и xisny питания реки (fio=3Q0±10. CV-0.P,PA±0.Q3), «а которая зцде^татсл два периода: а) относительно .похипелкоЯ <XH-V) - k=S5.5Z и б) гаишаешой оодкостз (Vi--KI) - ?с~<15.5Я.

.Пгргкстри годового стока р.Парада - fte«754±38. С» 3 0.32± 0.0с( а оодкнй po^iin характеризуется: а) гаюговодвым (I-VI), <53;-; и б) гаяотодаш (VII-XII) ccsonaim. Зто река такгэ относится к. естсствопип? сняшо оорогу.'пфспанпет содзсмаи по усло-йнпн стокс?ор:п:?ог;шв^. сбуслозлошигм сктизищ подзсинка гегга-ш?«п п безлотцузгос?! сезоне.

С.Ксбгр GnMCrrTCf! К 1-Ор:1СЩ' 1!-Пу ВСКП ПО ВСКТУ ПО TC'it*-

нию. У ст. Хан-Аталла №„=421+57 мм: С„=0.527+0.12). Внутри года четко выделяются два ссзона: многоводным (ХП-У): к=Э1% и меженным Ш-ХП, к=9%.

В работе приведены значения естественной зарегулирован-ности вышеперечисленных рек (отношение стока меженного и стока многоводного периода). Также проведены расчеты многолетнего внутригодового распределения, годового слоя стока различной обеспеченности и внутригодового распределения стока различной обеспеченности по реальным годам.

Определение максимальных и минимальных величин расходов воды (экстремальных гидрологических явлений на реках) имеет исключительно важное значение при проектировании и эксплуатации любых гидротехнических сооружений на реках Сирии. В табл.1 показаны периоды, в которых наблюдаются максимумы и минимумы расхода воды, а также наибольшие и наименьшие зарегистрированные значения за весь период наблюдений.

Максимальные расходы воды различной обеспеченности определены для основных рек Сирии. Для всех рядов наблюдений нами рассчитаны теоретические кривые обеспеченностей по семи законам распределения. Для каждого ряда отобрана (по критерию Пирсона) кривая, которая лучше всего согласуется с эмпирической кривой обеспеченности. В результате анализа нулевых гипотез для расчета максимальных расходов р.Евфрат принято гамма-распределение, а для всех остальных - Пирсона третьего типа, в соответствии с которыми приняты и коэффициенты ассиметрии. В работе подробно приведены результаты такого анализа. 8 величину

Максимум и минимумы стока и периоды ихТ»оявйения

*г *а №Щтур

Период появления максимумов 1У-У 1-111 | 1-Ш 11-У 1-У

Наибольший за перид^наол. 6800 529 374 73.2 770

Период появлении минимумов IV VI-IX У'Ш-ХП 1Х-ХП УШ-К

Ианмеиьиий за перидл наш и /с 142 10.7 4.9 8 2.0 | 0.5 ... _ ....... I.. .

Г-аки&алыюго расхода води для оОеспеченностен 0.01. 0.1 н 1% сведена гарантийная поправка, пропорциональная вероятной ошибке ряда.

Для расчетов трансформации паводка водохранилищем (с целью уменьшения холостого сброса води), кроме максимальных расходоз. необходимо определить весь ход притока еоды к. сооружении. т.е. суммарный сток половодья, а такте график его притока. Анализ данных ежедневных наблюдений над стоком изученных рек показал, что для моделирования расчетного гидрографа ее-секиего половодья р.Евфрат лучше нспользопать метод Л.В.Огиев-ского(1947). так как типичный ход половодья реки списывается двумя больсими пиками. Причем второй пж визе первого на 10-60" с разницей по времени 14-16 дней. Для построения гидрографа Евфрата-Табка выбран 1954 год. так как ход. притока половодья а нем является типичным для рост.

При сопоставлении методов Л.В.Огиезсхого и Д.Л.Соколовского оказалось, что для остальных зодосборов Сирии следует признать последняя схему расчета капдучзззн при кодглирозашш гадрографоз сто;са (согласно которой график притока строится в вида параболы 2-Я или 3-й степени). Она наиболее адекзатпо описывает динамику формирования половодий, и паводков. В лопнем разделе работы рассмотрены все элементы расчетов, а такае ординаты модельных гидрографов полосодгхй и паводков различных обзспбченностеП для всех исследуемых створов.

3. Пространственно-временной анализ изменчивости стока методам! Факторного анализа . В работе изложены теоретические предпосылки использования методов факторного анализа (ФА) для . выявления пространствен-ко-временкых закономерностей в колебаниях стока рек Сирии от обусловливающих их факторов.

В иаггм случае естественные составлявшие (ЕС) эмпирических ортогональных функций могут быть представлены пространс-тпешшш полями, где величины ЕС характеризуют веса, с которы-I"! гадроггетеорологическне процессы проявляется на конкретных стс:щпях. Ееледстшп синхронности отдельно взятоП ЕС в пространстве, оегмозла интерполяция коэффициентов. т.е. выделение областей реализации элементарного мзкрспрзцесса.

Оремешше коэффициент рааяокешк (ВКР) анализируются в рамках корреляционного анализа. Поскольку по определенна ЕС ортогональны, можно предположить. что они обусловлены различными факторами. Обсуждение ЕС тогда ведется в терминах Физических процессов внешних по отношению к полям стока и осадков, а взаимная обусловленность последних характеризуется долей информации на уровне коэффициентов корреляции ВКР первых ЕС стока н осадков.

Для анализа использованы данные среднемесячного стока по 13 пунктам, к месячных величин осадков по 12 пунктам за период 1964-1966 гг. Эти годы являются характерными по повторяемости основных форм атмосферной циркуляции.

Результаты фА показада, что регулярность и синхронность в колебаниях стока и осадков достаточно высоки и. используя небольшое число ЕС. можно статистически достоверно описать поля их изменчивости (сумма первых трех ЕС стока дает около 36% общей дисперсии, а для осадков- более 87%).

Синхронность в колебаниях годового стока рек велика в связи с унаследованностью сезонных экстремумов (в основном максимумов стока снегового и доадевого генезиса) по длине реки. На этом также сказывается наличие регулирующих емкостей на водосборах рек (водохранилищ сезонного регулирования, например на р. Оронт).

Анализ причино-следственных связей в системе "атмосферная циркуляция-осадки-сток" позволил объяснить механизм формирования внутригодовой динамики увлажнения территории Сирии. Подробнее об этом приведено в работе с графической иллюстрацией наиболее характерных и значимых связей ВКР различных ЕС стока и осадков, а такяе повторяемостей различных форм атмосферной циркуляции.

Результаты анализа подтверждают возможность выявления и генетической интерпретации факторов формирования гидрометеорологического режима на ограниченной территории и позволяют его прогнозирование при наличии'прогнозов макроциркуляционных процессов.

Для указания локальных территорий и частей водосборов, на которых реакция полей стока и осадков на развитие атмосферных процессов наиболее отчетлива, проведен анализ пространственных

полсй форм естественных составляю??« стока и осадков, соответствующих описанным их ВКР. При этом мы исходили из предпо-локения. что несткие границы отсутствуют, зоны достаточно "рагкыты" и перекриваются при сохранении ядра центра действия атмосферы.

При анализе дана генетическая интерпретация атмосферных циркуляционных процессов на систему формирования колебаний стоха и осадков и локализации их по территории Сирии. Выделены "индивидуальные'' экстремумы в сезонном ходе стоха и осадков, а такте определены причины их формирующие. В результате установлено следующее:

1) в годы с высокой водностью в формировании месячных ансгшшн стока возрастает роль западного типа циркуляции. ко-тсрш! в основном определяет отчетливо выраженные экстрсмугла осадков. За счет этого система связей более устойчива и характеризуется еысошкш коэффициента?:;! корреляции (г- до 0.93):

2) в низком по водности гидрологическом году, с близкими к норме позторленосткин меридиональной и восточной циркуляций. положительные аяомалии поля осадкоз формировались в основном под их влиянием. При этом доля изменчивости стока, списываемая первой и второй ЕС осадков ив высока (приближается к 302). Отрицательные аномалии стока рек западной Сирии на 80% обусловлены западной циркуляцией, причем чем выше повторяемость западного перекоса, тем меньсе аномалии. Послгдшш ече раз подтверждается значительная роль средиземноморски воздушных касс в формировании контрастных ©орм внутригодового гидрометеорологического резкка Сирии;

3) значительная роль западного переноса выявилась и в 1964 г.. который по водности мошю считать близким к норме.

Исходя из целей исследования, проблема кстшлексного районирования одна из важнейших задач, стоязщх перед современно«) гидрологией. Районирование - метод иссяедозаиня природных закономерностей различного масптаба. который шяет осувдаствлята-ся с помощь» теоретической и эмпирической типологии. Расаит-ршая бассейн с набором признаков как вектор или точку в няо-гомгрном пространстве {при условга! естественных группнровох) козко применять аппарат многомерного анализа. в частности алгоритмы классификации для целей районирования.

--Í0-

Наличяе усте ¿чгшых з пространства областей асинхронного стока позволяет предложить сисму гидрологического районирования территории Сир-;;!!. В работе прнзедекы ■изассиЬ'Кашгоаип.г-графики, построение в координатах перпок и второй ЕС, оппе«-bsícíw. до 97 S общей дисперсии гюлей колебаний стока. Б указа::-ешх координатах выявляется достаточно четкое разделение полей точек на три основных группы (районы): 1) Евфратский; 2) ОроитсккЯ и Хабурский: 3) Прибрежный и район восточных Анти-Ливан. Дамасский район находятся всегда в отдельной группе.

Предложенное районирование Сирии по характеру колебаний гидрологических характеристик позволяет более обоснованно определять генезис гидрометеорологической изменчивости по территории. а следовательно наиболее адекватно моделировать гидрологические процессы к явления.

4. Моделирование гидрологических ситуаций на реках Сирии

При проектировании и строительстве любых гидротехнических сооружений важно знать колебания во времени и пространстве различных гидрологических характеристик, используемых при эксплуатации таких объектов. Для оптимального функционирования последних требуется выявление наиболее существенных взаимосвязей с помощью математических моделей, на которых мояно имитировать поведение "отклика" выходкой стоковой характеристики при различных входных условиях (значениях переменных-факто-роз). Построение таких моделей предопределяется статистической обработкой экспериментальных данных.

При конструировании многофакторных моделей гидрологических систем (речных бассейнов) Сирии использовался множественный регрессионный анализ (МРА), основам которого посвящена обширная литература (Алексеев, 1971, Андерсон, 1963, Афифи и др. 1982. Груза, 1983, Химмельблау. 1973 и др.). Полный перебор аргументов или "метод всех возможных регрессий" является оптимально при построении адекватных гидрологически:: моделей, так как при анализе используются все 2" возможных уравнении. Право некоторого соотношения называться природной закономерностью мы задаем, исходя из точности прогнозирования интересующей нас характеристики, посредством вероятностной интерпрета-

vi кодолышх результатов по зависимой (и независимой) выборке ферме лсзйрительлпх интервалов с заданной доверительной ве-1Г,тлостыд Шшснтин. 1333, 15903. Часто принципиально разные зделп могут давать примерно сдлиаксвую тсшость предсказания. ¡крсП более простас'метода. используя прздкеторию яроцесса. гг:?ю,члт дате к луптим результатам. Поэтому для исследования мшых природаих сястеи возможно применение .достаточно прос-•х кодзлей.. Исходя из кспзчгигх целей моделирования. вмблраят >вскутшость критериев. опрзделяккслх меру близости коделгруе--|,ч к реальных процессов. D качсстзе так1гх°кр.чтериез использу-г вероятностные параметры. оггрслэл;гви;:;в близость згкепоа определении коделькцх и натурных выборок. В иаягй работа за» зр модели осуществлялся по нескольким оптимизационным статяс-гческнм критериям (остаточной дисперсии, коэффициентам пар-зй. частной и ш-охествекноЗ корреляции. средней квадратичес-эй ошибки уравнения. критериям «йпаера. Стькдвита.' прззнлу зтаяп-Рао н др.}. Поиск наилучшей адекватной модели прекргща-и при статистически козггачзсж различиях мееду упрощенной и злней медгллмн.

В качестве входных переменных в моделях ?i?A для псслгдо-1нпя динамики (колзбаш^ ко премэ;:м) максимального, годового шикиап&ного стока конкретных бассейнов рек Сирии (см. :ic.l) задавались месячное значения осадков. температур ээдуха по репрезентативным (для модельного водосбора) етеостзнциям, а такзе величины стока за предыдущие месяцы, рнчен. восстановленные по рекам-аиалогам выборки при кодели-овании МРА экстремальных ситуаций здесь не использовались, редкие месячные температуры мы исключили из дальнейшего расс-этрения. так как кх влияние на характеристики стока оказалось татн-тическн не существенно. В работе приведены основные ха-актеристнки качества уравнений МРА, полученные полным перебоем факторов для максимального, минимального и среднего местного стока рек для Еодосборов. расположенных в разных частях нрии по условиям стокоформнровання. На каждом этапе (ааге) акого анализа выбиралось наилучшее уравнение, у которого ко-ФФициент полной корреляции (R) при минимальной его ошибке Sk) и доли остаточного отклонения становится максимальным R=mkc.). Модельные расчеты выполнены для разных показателей

•ока по водосборам С;тш!. по которш выбраны адекгатше урав-жия оптимальной размерности. В таОл.2 пргйедеиа некоторые

i них.

Проверку адекватности полученных уравнений осуществляли с моцьа анализа остатков, которые определялись по л разностям ~'зду действительно:! Y i и рассчитанной У! величинами (т.о. = Y1~Y1 ti íh e¡=0. i = 1.2.....ni.

При проверке адекватности моделей, кроме анализа остат-т, нспояьзозался метод максимального правдоподобия (правило иьяп. Pao, 1903). который позволяет Определить наилучшую ! адекватных моделей. как только различия менду упрощенной полюй моделями будут статистически ке значзжши. ЭФФгзшгв-•Я вклад дополнительного числа параметров модели разных гсла-:оз определялся выражением п (5? - 51 ) / б|. которое должно пь больше, чем пороговое значение 2(12-11). Здесь Sf, 5§ п .12- соответственно сстато'змз дисперсии и числа рарзметроз двух сравниваемых классов (их номера обозначены индексами), юцссс подбора оггпа'ляьиоП размерности коделз« прекращался яри ¡гшолиетпти данного неравенства.

При полной факторном эксперименте (ПФЗ) реализуется все )зкоззше сочетания уровней факторов. Для лшеПных моделей 'Тшпгрованнл обычно все к ^¡зхтсры варыфуют на двух сикиетрич-íx уровнях: никнем - минимальном н верхнем - максимальном, эследова телыюсть процедур выбора условий испытаний моделей ¡южных динамических систем заключается о задании Xj Акторов, ус тановледши их изменений [Х1тщ + Х3гаах] н составлении гтрицы плана эксперимента. При организации машгашх эксперн-ёитов на ряду с матрицей планирования факторного пространства j. учи тьшалось также поверхность реакции модели, которая не олжка выходить за интервал действительных значений стока при адан ных координатах точек факторного пространства области их пределеиия (эмпирических величин).При тестировании так называе-ых возможных (без нарушения естественного географо-гидрологи-еского реанна),критических (невязки экстремальных значений накрываются" погрешностью модели, т.е. |У - У| < 53 ) н евозмогных (отклик выходит из зоны изменения функции) событий ледует учитывать лишь диапазон входных воздействий, по кото-ым настраивались модели (см. табл. 3). При подобной пос-

Таблица 2

Регрессионные модели среднего и миекк&льеого стока рек Скок?!

оптагальной размерности при агиаучзей комбинация фактсрев

Река-створ Число /? б КМ Преди ктант У Коэ(М«шз;зк'ры рэгресскк ггрзяикгоров % ,

иу^ДИ кторов ао 31 КОЖ . . ; .ч частнон

Для среда месячн. слои с,тока с >чегс;.г >.3

Барада-Хаме 4 0.62 0.205 8.1 1ц\ 8.0 0.88 Лш 0.57 ЬП 0.58 Рш -0.69| Ьхп ) 52.6 25.9 С.55 ¿6.7 0 Л7 3.8 -0.44

Оронт-Кссекр 3 < :о.9б 0.122 1.3 йш - 0.1 -2.67 Ь1 1.68 2.23 ¡т /0.1 -0.7В Г.,- V ; СЛ. 1,е..ь Í ".¿А! 0.79

Хабур-Хасака 4 0.92 0.214 2.4 »1 33.9 0.17 Р! 0.64 ЙХП 0.13 РХ1 -3.29 ''XI ¡52.4 | 0.7'* 18.0 0.33 10.3 ! 8.3 0.27--0.33

- Лш ызхсимздьЕого модуля стока

Барада-Хаме 4 0.80 0.42 . 7.3 Ьгг 14.2 0.42 7»Ш 0.11 Ли 0.29 Ьх 0.37 Л1 £8. о 0.65 £5.0 0.40 8.4 0.23 7.3 0.19

Оронт-Кссейр 3 0.53 0.168 ' 0.4 Ьщ 1.3 0.88 Ьц 0.21 ЙХ -0.25 62.0 0.69 21.3 0.20 10.7 -О.сЗ

ОРОЕТ-Шезар 3 0.93 0.052 0.3 Ли - 6.9 3.04 Лхп -2.11 Ьх! 1.76 77.5 0.С-7 12.2 -0.70 10.3 0.86

Для минимального модуля стока

Барада-Хаме 3 0.91 0^204 2.6 Ьх 1.0 1.01 Ьуц 0.61 Ь'лп -0.65 Й1Х 43.4 0.46 29.0 0.28 27.6 -0.56

:Сгонт-| Кссейр 3 0.93 0'.031 0.5 Й1Х 0.1 0.94 ЛУШ 0.31 -0.30 68.8 0.86 17.2 0.30 13.9 -0.30

я П. 07 П.П61 0.5 Ъ\г т т т П.Я • 1 Г) п.пя -П.1Л 95.П 9 Р. ? ?

Таблица 3

Матрица плана численного эксперимента с факторами Xj на двух уровнях (min.max) и значения отклика Y (мм) моделей стока

Но. Уровни Xj факторов Реакция Y по моделям 5.8.12

опы

та X, Хг Хз Х4 Х5 код Ys код Y* код У1г

1 _ _ _ — 41 11.7 ♦1 44.2 0 8.1

2 + - - - - -1 73.1 -1 16.7 -1 -

3 + - - - -1 - 41 101.8 ♦1 17.9

4 + + - - - + 1 9.5 ъ 74.2 41 9.0

5 4 - - 41 43.1 41 140.2 ♦ 1 14.7

6 + 4 - - -1 104.5 41 112.6 -1 5.8

7 + 4 - - -1 - 41 197.7 24.6

8 + + 4 - - 41 40.8 41 170.1 41 15.7

9 - 4 - -1 -

10 + - 4 - 41 41.2

11 + - 4 - -1 -

12 + + - 4 - -1 -

13 4 4 - 41 11.1

14 + 4 4 - -1 72.5

15 + 4 4 — -1 -

16 + + 4 4 - 41 8.9

17 - - 4 41 47.8

18 + - - 4 -1 109.1

19 + - - 4 -1 -

20 + 4 - - 4 + 1 45.5

21 4 - 4 -1 79.1

22 + 4 - 4 -1 140.5

23 + 4 - 4 41 15.5

24 + 4 4 - 4 -1 76.9

25 - 4 4 + 1 15.8 41 98.7 41 44.6

2S + - 4 4 -1 77.2 41 71.1 41 35.7

27 - 4 4 -1 - 41 156.2 41 54.4

28 + 4 - 4 4 41 13.6 41 128.7 41 45.6

29 - - 4 4 4 41 47.2 41 194.6 41 51.3

30 + - 4 4 4 -1 108.6 + 1 167.0 41 42.4

31 - 4 4 4 4 -1 - -1 252.1 41 61.1

32 ¥ 4 4 4 4 41 44.9 -1 224.6 41 52.2

¡Min 9.2 11.5 11.8 И. 8 14.0

Г 1 ОЛЯ о—OSO) нрзшечшше

]"ах 33.5 42.3 44.2 43.3 37.9 «) Покера ladensü

|М1я 14.9 ßcdccSороо сосдаеп

24.9 35.6 0.91 ; юксъзх г,а же. 1

-1 (Зля 0-ого.)

57.9 12S 145 34.15

(Mir? 10.7 10.6 1.9 13.31

-.1.^.1 III ■ ( 0.1" ■12-ого)

13. 25. *} 52.0

- Яяя река 5 CCüCica-Ecccйр/ Xlsft*; Хгзйх,; ."Зз!?х«t; *:4-T?t; jc,*ii. г ргяси 3 iaipsL'a-Xora) Хг3»! f; й,*?,,-,

* Ляя ¡¿cm S2 (£&бур-Хасахя) Ä,sfixl; ü^zt:

•Остановке задачи заявления тнпов качества географо-гндрологнчес-кой ситуации результаты счета на ЭВМ выступают в роли "советчика" принятия решений при возможных антропогенных нагрузках. Другими словами, они показывают какие регулирующие воздействия в регионе можно провести, чтобы получить нужный гидрологический эффект - с учетом неконтролируемых уровней факторов гидрологического влияния, "вредных" или "полезных" для достижения нужной целей. Возможные гидрологические события по существу эквивалентны поддержанию значений некоторых входных переменных в пределах, обеспечивай^их естественный (оптимальный) резким функционирования региона.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ВЫВОДЫ

1. Несмотря на относительно малые размеры Сирии, форжро-вание стока ее рек обладает различныт характернаки типами. которые обусловлены особенностями физико-географических и гидрометеорологических (факторов. Последние определят яаралвтри стока рек Сирии. его режим и внщщшгодовое распределение, выбор статистических моделей, описидащих основана гидрологические яара?аперцста;я1.

Главная роль в разделении года на гидрологические сезоны принадлежит осадкам, которые разделяются на два - сухие п доз-дл!Шые. На одной трети территории страны благоприятным фактором стокообразования является то. - что годовая норма осадасс превышает 350 да. В основной, осадки выпадает, в период октябрь-кай (в холодный сезон). Испарение усиливается в яае-кюло. саг.ыж увла&иеишш районами явлпйтся Прибранный, ОронтскнП. шашЯ и северо-восточный.

Наиболее статистически обосиозашшш яшйтся паршзгуи характеристик стока для рек Евфрат. Хабур н Еарада. с продсм;--- ипгйкьностыз периодов иабладешй от 32 до 45 лет (п=32-45).

Рсяам годоаого стока и его внугригодоаое распродоясша изменкгзтся в широких пр-зд&вах исмодсшт осойонностоЯ ьтсс-ферпой цнркуяяцзд п типов шпхчшк рок. Рм раки Евфрат кашк-терии три сезона (осйаш-зк.шй, взеешшй и кезошшй). а сиг-всех остальных ргк - два сезона Ошаговэдкий и галозодныГ*.).

Реки Оронт и Хабур имеют наибольшую естественную зарегулиро-ванность из-за их подпитывания подземными водами, а река С.Кебир имеет наименьшую зарегулированность по сравнению с остальными реками. Наилучшим способом для моделирования гидрографа стока многоводного периода реки Евфрат является метод А.В:Огиевского. описывающим типичный ход половодья реки двумя большими пиками. Для остальных водосборов Сирии схема Д.Л.Соколовского является наилучшей при моделировании гидрографов стока, так как она наиболее адекватно определяет динамику формирования половодий и паводков. °

2. Методы факторного анализа позволяют выявить наиболее значимые факторы фортрования среднемесячного стока, для которых проведена генетическая интерпретация результатов анализа изменчивости, полей осадков ц стока за характерные годы в связц с повторяемостят основных форм атмосферной циркуляции. Покаг залы локальные территории и части водосборов. на которых реакция полеО на развитие атмосферных процессов наиболее отчетлива. Приведенное гидрологическое районирование Сирии по услови-яя изменчивости стока позволяет более достоверно оценивать механизм стокообразования па ее территории.

В маловодные годы меридиональный и восточный типы атмосферной циркуляции в большой степени определяют формирование аномалий полей осадков. Связь осадков с западным переносом наблюдалась в многоводные годы.

Достаточно четкая связь стока с западным типом атмосферной циркуляции отмечалось во все рассматриваемые годы. Понижение стока рек. имеющих области питания на территории Сирии связано с высокой повторяемостью восточного типа циркуляции.

Формирование речного стока имеет прямую связь с осадками в мнс.'оводные годы.

В поле первых ЕС стока водосборы рек (точки) разделяются на три класса (района): а) Евфратскип; б) Оронтский и Хабурс-кий; о) Прибреяный и район восточных склон гор Акт-Ливан. Датский район всегда находится в отдельной группе.

3. В системе "<тъасфера-рзчной сштс" тогояер?а;е аглщс^ иичесхие кадет среЗнезо, дикишльнозо ц даксцшльнозо стока позволят спргдежаъ для каждого еоЗосбарз Сггу.т едштые слияв^ас Заг-торя_б с~:с кообуаа о да--;;; а и шгтьг.ь ссо5е?з;сс;га.

Ккштциошое "Ойелиуатние идя указанных элементов стока дает возможность раагировшг.ь гидрологические события на возможные, критические и невозможные, позволяющие прогнозировать ситуационные значения стока и выбирать более оптимальные (рациональные) с!с/д>1 регулирования водного хозяйства .

На сток периода повышенной водности (максимальный из средних в марте) и также на максимумы расходов (в апреле) реки Барада влияют в первую очередь значения стока предыдущих одно-го-двух месяцев, а осадки текущего и предыдущего месяца занимают второе место по вкладам в общую дисперсию вышеназванных предиктантов. Это объясняется активным влиянием снеготаяния с малым временем добегания в питающей горной части бассейна и влагой от осадков, которые участвуют в стокообразовании только в течении одного-двух месяцев после насыщения почво-грунтов. Осадки влияют на сток в верхней части бассейна (Ткия) раньше, чем в нижней из-за изменения особенностей питания последней, в котором участвуют подземные источники. Вследствии испарения и активного использования в мелиоративных целях поверхностных и подземных вод бассейна, сток в реке сохраняет тенденцию к уменьшению до наступления первых осадков (в сентябре-декабре).

Сток р. Оронт в октябре-декабре (период обильных осадков) предопределяет подъем уровня воды в марте (период повышенной водности). Жидкие и твердые осадки активно питают грунтовыг вода, которые являются основным источником формирования стока реки. Подземные источники вместе с поверхностным стоком (Формируемым снеготаянием) достигают максимальных значений в марте: в верхней части бассейна. Воздействие ащцшк осэдаоз на максимальные расходы,в этой части водосбора при наилучшем наборе аргументов «с выявляется. Влияние снеготаяния на макс»ц:1льщ; расходы шкней части реки не проявляются из-за естествен?;;-регулирования стока тремя водохранилищами. Пооызешш сто;-здесь в январе происходит за счет яндких осадков и он достигает максимальных значений в феврале, которые обусловлены прзи-мущзственно осадками января.

Повышенно стола рекн Хабур происходит только яа с«;?.-

ого поверхностной составляющей на территории бассейна, формируемой осадками. Поэтому последние занимают первое место по вкладу и коэффициентам парной и частной корреляции в множественно:! регрессионной подели

Уравнение хр^грессин стока р. Евфрат в апреле (месяц повгаенной водностимаксимальные значения из средних) показывает. что наиболее влияющим фактором является сток марта. Это вызвано активным снеготаянием в горной части бассейна, которое продолжается с начала марта до конуа апреля.

Главным фактором (с вкладом около 100%) в регрессионной ?яздели значений среднего стока реки С.Кебир являются осадки предыдущего месяца (января). Последнее объясняется географическим местоположением, гидроклиматичсскими условиями в бассейне реки и малыми размерами водосбора (Р=1.06 км2), что и обусловливает короткое время добегания осадков при стокофорки-рованни.

Основным влияющим фактором на минимальный сток для всех рассматриваемых бассейнов рек Сирии является сток предыдущего месяца, что обусловлено интенсивным испарением, полным отсутствием атмосферного увлажнения и существенным уменьшением подземного питания до наступления влаяного сезона.

Основные положения диссертации, опубликованы в работах:

1. Формирование гидрологического режима рек Сирии // Материалы конференции Иркутского госуниверситета. -Иркутск. -1993. с.16-19 (соавт. А.П.Хаустов).

2. Методика моделирования экстремальных гидрологических :туаций (на примере рек Сирии) // изд. Нн-та географии СО РАН. (ркутск. 1995. -35с. Деп. в ВИНИТИ. 26.04.95. Н 1195-В95 (со-шт. Г.П.Никитин).

3. Пространственно-временной анализ изменчивости стока >ек. Сирин методами факторного анализа // изд. Нн-та географии :0 РАН. Иркутск, 1995 -16с. (соавт. С.П.Накипш, В.П.Федоров). !п печати).

4. К методггае выявления экстремальных элементов стока рек у.™« // гвпт^чл»... .. пп.1плп '"—урси -1995. -И1 (в печати-