Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Моделирование гидрографа стока рек с озерным регулированием

ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Моделирование гидрографа стока рек с озерным регулированием"

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный гидрологический «нгп-итут»

005005675

Журавлев Сергей Александрович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОГРАФА СТОКА РЕК С ОЗЕРНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ (на примере бассейна р. Невы)

Специальность 25.00.27 «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

- 8 ДЕК 2011

Санкт-Петербург - 2011

005005675

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Государственный гидрологический институт»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Юрий Борисович Виноградов (Государственный гидрологический институт)

Официальные оппоненты: Михаил Васильевич Болгов,

доктор технических наук (Институт водных проблем РАН), Владимир Федотович Усачев, кандидат географических наук (Государственный гидрологический институт)

Ведущая организация: институт озероведения РАН.

Защита состоится 23 декабря 2011 г. в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д.327.006.01 ФГБУ «Государственный гидрологический институт» по адресу: 199053, Санкт-Петербург, В. О., 2-я линия, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «Государственный гидрологический институт» по адресу: 199053, Санкт-Петербург, В. О., 2-я линия, 23.

Автореферат разослан 22 ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук

Ж. А. Балонишникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В настоящее время, в связи с расширением использования моделей формирования стока, возникла необходимость их адаптации к бассейнам с высокой долей специфических поверхностей — акваторий озер, водохранилищ, болот и заболоченных территорий, гляциально-нивальных комплексов. Указанные поверхности имеют отличительную особенность, выражающуюся в качественном и количественном изменении характеристик стока с них.

Одним из основных естественных факторов регулирования речного стока является наличие озер в бассейне реки. В ряде регионов (северо-запад России, юг Скандинавии, северо-восток Северо-Американского континента) водоемы занимают значительную часть площади и существенно регулируют сток рек. Для указанных районов апробация моделей формирования стока требует разработки дополнительных блоков, отвечающих за озерное регулирование.

Целью исследования является создание и апробация метода расчета формирования гидрографа стока озерных рек на примере бассейна р. Невы. Для достижения цели исследования были поставлены следующие основные научные задачи:

• Провести анализ гидрометеорологических данных по району исследования и создать информационную базу для моделирования, включающую входную информацию, параметры модели, начальные и граничные условия на основе ГИС-технологий;

• Разработать метод расчета гидрографа стока озерных рек с включением его в алгоритмическую структуру модели «Гидрограф»;

• Провести верификацию метода по ряду озерно-речных систем;

• Выявить факторы влияния озер на характеристики гидрографа стока рек и выполнить их количественную оценку влияния озер

• Разработать метод обобщения параметров истечения озер на территорию с отсутствием данных наблюдений.

Объектами исследования являются бассейн р. Невы и водосборы озерно-речных систем, расположенные в его пределах: реки Тихомандрица, Уверь, Сяпся, Лижма, Тулема, Волхов.

Предмет исследования — закономерности формирования стока озерных рек, а также факторы, на них влияющие.

Методы исследований и исходные материалы. В работе использовались методы математического моделирования формирования стока. Для расчетов гидрографов стока рек применялась универсальная детерминированная распределенная модель формирования стока «Гидрограф» (Ю.Б Виноградов, ГГИ). В ходе работы создан новый метод расчета формирования стока озерных рек. Для создания информационной базы, обобщения и систематизации параметров модели использовались методы геоинформационного картографирования.

Исходными материалами для исследования послужили суточные данные гидрологических ежегодников (включая измеренные расходы воды и ледовые явления) и метеорологических ежемесячников. В процессе разработки и адаптации метода привлечены данные из агроклиматических справочников, справочника агрогидрологических свойств почв, базы данных Валдайского филиала ГГИ по экспериментальным бассейнам, батиграфические и объемные кривые по озерам и водохранилищам. При картографировании параметров модели применялась цифровая модель рельефа, полученная на основе покрытий БИТМ, топографические, ландщафтные и почвенные карты.

Научная новизна диссертационного исследования: впервые разработан метод, позволяющий рассчитать формирование стока на водосборах с озерным регулированием, в частности:

— разработан геоинформационный комплекс, включающий информационную базу для моделирования и автоматизирующий процесс оценки параметров модели;

— определен перечень существенных параметров модели формирования стока и выполнена их оценка применительно к бассейну реки Невы;

— предложена методика обобщения параметров истечения озер на территорию с отсутствием данных наблюдений;

— разработан пакет прикладных программ, реализующих алгоритмы модели;

— выполнена количественная оценка изменения гидрографа стока рек под влиянием озерного регулирования

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов диссертации подтверждаются результатами сравнения рассчитанных гидрографов стока и колебаний уровня озер с фактическими данными наблюдений.

Практическая значимость исследования состоит в использовании метода для оценки изменения гидрографа стока рек под влиянием озерного регулирования. Результаты работы использовались в ряде научно-исследовательских работ Росгидромета и прикладных работ: «Разработка аналитической геоинформационной системы «гидрология-качество воды на примере бассейна р. Невы», «Разработка новых технологий анализа, расчета и прогнозных оценок состояния водных объектов на основе использования геоинформационных систем (на примере бассейна р. Невы)», «Гидрологическое обоснование допустимого водоотбора из озера Делингдэ для нужд системы поддержания пластового давления на Ванкорском месторождении».

Личный вклад автора. Все основные научные результаты исследования, а также их интерпретация получены лично автором. В ходе работы автором проводилась подготовка информационной базы для моделирования, разработка программ расчета (на языке программирования Ма1:1аЬ), систематизация, обобщение и картирование параметров модели (в программе Евп АгсИБ), оценка погрешностей метода на основе

сопоставления рассчитанных и фактических гидрографов стока и колебаний уровня озер. Апробация работы

Основные положения и выводы диссертации докладывались автором на конференции «Географические и экологические аспекты гидрологии» (Санкт-Петербург, 2008), международной конференции «География в системе наук о Земле» (Санкт-Петербург, 2010), всероссийской школе-семинаре по математическому моделированию в гидрологии (Москва, 2010), II Международной научно-практическая конференция «Науки о Земле на современном этапе» (Москва, 2011). '

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

— методика учета озерного регулирования при моделировании гидрографа стока рек;

— интерпретация результатов моделирования процессов формирования стока для водосборов озерно-речных систем в целях совершенствования методов расчетов стока применительно к бассейнам с высокой озерностью;

— факторы, влияющие на изменение гидрографов стока рек под влиянием озер и их количественная оценка.

Публикации. Основные положения диссертационного исследования изложены в 7 статьях, в том числе в 3 изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 116 наименований, в числе которых 39 иностранных работ, и приложений. Работа содержит 120 страниц печатного текста, 57 рисунков и 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, охарактеризована ее научная новизна и практическая значимость, даны сведения о исходных материалах, использованных в работе.

В первой главе выполнен обзор работ, посвященных изучению различных аспектов роли озер в формировании гидрографа речного стока. Кратко представлены методы и способы исследования этого вопроса в историческом аспекте. Рассмотрены работы Ю.Б. Виноградова, С.А. Кондратьева, М.В. Болгова, A.B. Фролова, Н.В. Мякишевой и других авторов, развивающих детерминистические и статистические подходы к определению элементов водного баланса бассейнов рек и озер. Рассмотрены отечественные и зарубежные модели, учитывающие озерное регулирование стока.

Вторая глава посвящена созданию информационной базы для моделирования формирования стока на основе использования ГИС-технологий.

Для исследования отобраны 7 водосборов озерно-речных систем в бассейне Невы с площадью от 90 до 281000 км2. Основной критерий выбора бассейнов — наличие единовременных наблюдений за уровнем озера и расходом реки, вытекающей из него.

В качестве основы для моделирования выбрана детерминированная модель формирования стока «Гидрограф», разработанная в Государственном гидрологическом институте под руководством Ю.Б. Виноградова.

Информационная база, требующаяся для апробации модели, включает в себя:

• исходную информацию суточные метеорологические данные (температура воздуха, дефицит влажности воздуха, суточный слой

осадков и их продолжительность) по 99 метеостанциям за период 1971-1991 гг.;

• гидрографы стока рек у истока из озера, колебания уровней воды озер за период 1971-1991 гг.;

• характеристики и параметры почвенно-растительного покрова, определенные по справочным данным (27 постов и станций), ландшафтным и почвенным картам;

• параметры, необходимые для оценки продолжительности руслового добегания, оцененные и систематизированные по измеренным расходам воды на 48 постах.

Рисунок 1. Расположение модельных водосборов.

Параметры модели были обобщены и картографированы с помощью ГИС. Предложена ГИС-технология автоматизации определения характеристик и параметров модели. ГИС-система включает в себя слои рельефа (на базе БЯТМ), гидрографии, характеристики ландшафтных поверхностей и расчетных точек, расстояния до замыкающих створов и продолжительность руслового добегания. Разработанная технология позволила сократить время, необходимое для ввода информации в модель и была использована для визуализации результатов моделирования.

В третьей главе рассматривается метод учета озерного регулирования при моделировании стока. Процесс трансформации гидрографа притока воды в озеро в гидрограф стока из озера описывается системой уравнений водного баланса регулирующего водоема (1) и кривой истечения из него (3). сШ

л = ввр - -е+Р+(а,<ШЛ1р - аюд,01) (1)

или, после принятия допущения о равенстве подземного притока и оттока:

^подз.пр

= 6пр„, +6пр.,,+д, _ 60т„, + А, _щл+шод

Л 2 2 { '

где IV— изменение запаса воды в озере за интервал времени с, 2лр —приток воды в озеро за тот же отрезок времени, Q„ — сток из озера;

тт тт

Б — площадь зеркала озера при уровне , п, +л,+д, - разность

средних уровней воды в озере ¿-го и следующего за ним дня (/ + Л/). Кривая истечения из озера выражается уравнением

я-я0=ае- (з)

где Н~Н0 — уровень воды Я относительно отметки порога истеченияЯ0, а, п — параметры формы кривой, зависящие от морфометрии озерной котловины. В работе исследуются особенности кривых истечения

из озер. Для большинства озер теснота связи Qf =/(Я01) характеризуется коэффициентами корреляции г> 0.8.

Рисунок 2 Кривые истечения из озер и их аппроксимация уравнением (3) При анализе кривых истечения (рис. 2) обращается внимание на следующие аспекты:

1. Для крупных озер возрастает доля динамических явлений в уровенном режиме, а также увеличивается количество льда, выносимого с акватории озера рекой, что приводит к уменьшению тесноты связи (2Р =/(#„,). Для средних и малых озер учет ледовых и динамических явлений представляется малоперспективным из-за необходимости ввода в модель новой метеорологической информации (скорости и направление ветра, давление) с весьма высоким пространственным разрешением.

2. С увеличением площади озера разброс точек на графике бр =/(#„,) возрастает вследствие увеличения погрешностей определения среднего уровня озера и оценки изменения запасов воды в озере за короткие интервалы времени.

Далее в работе установлена устойчивая связь параметров а и п уравнения (3) соответственно с площадью водосбора и средней площадью зеркала озера (рис. 3). Оценка параметров может быть проведена по уравнениям (5) и (6).

I00000 1000000 Площадь водосбора, кв.к.м (логарифмический масштаб)

) 1000 10000 100000 ti (логарифмический масштаб)

Рисунок 3 Графики связи параметров avine площадью водосбора и площадью озера

а = 170.8 * Fj'j5 (5)

и = 0.31* F^15 (6)

Величина #-#0 на начальный момент времени принимается равной среднему динамическому запасу воды в озерах выше уровня мертвого

(7)

объема Н -Н„ = Ят"= Нша

F„

Для оценки этой величины используется уравнение связи амплитуды колебания уровня озера и величины его удельного водосбора:

tfmK-tfmi„=21,31n(-^-) + 17,2 Fm

(8)

В работе отмечается, что характер распределения озер по площади определяет выбор методов описания регулирования стока крупными водоемами (с площадью зеркала более 10 км") и группами малых и средних озер. Если для крупных озер с наличием данных наблюдений озеро описывается как отдельный объект со своим набором характеристик и параметров, то случае присутствия на водосборе групп малых и средних озер требуется осреднение в пределах расчетных элементов сетки модели. Тем самым решается т.н. проблема масштаба, которая выражается в

и

зависимости калиброванных параметров от размеров (масштаба) речных бассейнов.

Четвертая глава посвящена анализу и оценке эффективности результатов моделирования стока в бассейне р. Невы и его частных водосборов. Для этого рассчитанные гидрографы стока; колебания уровней воды озер и переменные состояния бассейна (температура и влажность почвы на различных горизонтах, высота и плотность снежного покрова) сравнивались с наблюденными. Для оценки эффективности моделирования использовался критерий Нэша-Сатклиффа Е/ и относительный критерий качества КК:

„и1 _ /у

—. X—1 рассч наш

Е/ = 1- ■ (9) КК(%)="1 * 100 (10)

^Ш'най, ~Н«аыУ

1=1

Примеры расчета температуры почвы, высоты и плотности снежного покрова представлены на рис. 4 и 5. Оценка качества моделирования температуры почвы проводилось по 15 станциям, влажности почвы — по материалам ВФ ГГИ, характеристик снежного покрова — по 5 станциям.

Ч°с ! 1 1, °с 1

А 4 )!!'; Гг' ,15 . ш 0., 1У ¡А к Г1

, Я • Р ! ! 1 , : -3 ( с 1 1 ! 1

\ : \ 1 (А V: ' 1 \ ' ,

Рисунок 4 Наблюденные (синие) и рассчитанные (красные) температуры почвы

на горизонтах 0,2 м (а) и 0,4 м (б) по мст. Валдай (бассейн оз. Ильмень) Далее проводится анализ критериев качества моделирования гидрографов стока средних рек с озерным регулированием — р. Лижма, Сяпся, Уверь, Тихомандрица (рис. 6). Наибольшие отклонения характерны для пиков половодья и достигают 44%. Отклонения средних годовых рассчитанных и наблюденных расходов воды не превышают 18%.

Рисунок 5 Наблюденные (синие) и рассчитанные (красные) высота (а) и плотность (б)

снежного покрова по ст. Неболчи (бассейн оз. Ильмень) Максимальные отклонения, наблюдаемые для первого года моделирования (1971 для всех объектов), связаны с погрешностями при задании начальных условий и, прежде всего, запаса воды в почве и снежном покрове на начальный момент времени.

а) 3 0, м /с 60 л 50 I ! 1 * А 1 01.74 04.74 0774 10.74 01.75 0475 0775 10 75 0176 б) 0, м3/с 2 А !\ , ! ч 1 \ С. ,. у' \ 0.5 V : \ иУ .....J V,.,, (Л .74 04.74 07.74 10.74 0175 047 5 07 75 10.75 0176

В) 3 (2, м /с 30 25 А 'V; 20 / \ 11 * 1 '-д\ Г , - '/ Ч '5 1 Ч\. Д;'' \ 1 1 \ ш _ \' \ ! ■ * • 5 V-.' ../ у' ' 0(1.74 04 74 0774 10.74 01.75 04,75 07.75 1075 01.76 г) р, м/с 10 ! 8 ) "ьо^ 0174 04.74 07.74 10.74 01.75 0475 0775 10.75 01.76

Рисунок 6 Рассчитанные (красные) и наблюденные (синие) гидрографы стока р. Тихомандрицы — д. Заселище (слева) и р. Увери-д. Устрека (справа) за 1977-1975 г

Результаты моделирования стока р. Волхов следует считать удовлетворительными (рис. 7, £/ >0,7). Сравнение данных моделирования проводилось с расходами воды, рассчитанными по кривой объемов

Волховской ГЭС и данным о сбросе воды в нижний бьеф за период 1971-1991 гг.

О, м3/с

0 - - _ - - ------------------—-^

01.77 01.78 01.79 01.80 01.81 01.82 01.83

Рисунок 7 Рассчитанный (красная линия) и восстановленный по кривой объемов Волховской ГЭС (синяя линия) гидрографы стока р. Волхов в истоке из озера Ильмень

(1977-1983 гг)

Гидрографы р. Невы существенно отличаются от типовых для данного района, что связано с естественным регулированием стока Ладожским озером и искусственным перераспределением притока в него.

При использовании единой кривой расходов для всего расчетного периода результаты оказываются неудовлетворительными (£/ = 0,15)). Введение трех кривых для летнего (16 апреля — 21 октября), переходного (22 октября — 23 ноября; 28 марта — 14 апреля) и зимнего (22 октября — 15 апреля) периодов в целом увеличивает сходимость. Наибольшие расхождения характерны для начала зимы, когда на р. Неве происходит резкое уменьшение расходов воды (до 60%) вследствие замерзания Шлиссельбургской губы, скопления шуги и сокращения площади живого сечения реки на отмели перед истоком. Такие случаи являются сугубо индивидуальными, и требуют дополнительных исследований.

В среднем, значение критериев качества моделирования для озерных рек несколько ниже, чем для безозерных и составляет в среднем 0,79 с амплитудой от 0,68 до 0,82. Это снижение может объясняться чувствительностью критерия Е/ к отклонениям от среднего годового расхода. Отдельно встречающиеся факты несовпадения рассчитанных и

наблюденных гидрографов приходятся, в основном, на последний зимний месяц и связаны с ледовыми явлениями.

Колебания уровней озер. В ходе работы были рассмотрены озера с амплитудой колебания уровней воды от 0,8 до 2,6 м.

Модель удовлетворительно описывает внутригодовой уровенный ход озер (рис. 8). Отдельные несовпадения, связанные с ледовыми явлениями, отмечаются для окончания периода ледостава на крупных озерах. В среднем критерии качества моделирования уровней воды озер (£/н =0,73) несколько ниже, чем расходов воды (£/0 =0,79).

а)

№

146 5 5

Хиб

145 5 01 74

I \

[46 5 °!46-

Я

145.5:

»

/ \

В)

69 68.8 68.6 68 4 682

Г-4

г)

106.4 106.2

; V-..

Д)

е)

ЮГ

■4-

щ

ж

3.5 1

Рисунок 8 Рассчитанные (красные) и наблюденные (синие) уровни озер (см): А) Коробожа Б) Уверь В) Лижмозеро Г) Сямозеро Д) Ильмень Е) Ладожское

При этом отмечается совпадение рассчитанных и наблюденных дат наступления максимумов уровней и расходов. В подавляющем большинстве случаев расчетные даты прохождения пиков притока и даты наступления максимальных уровней и расходов истечения совпадают с фактическими с погрешностью не более 1 суток.

Далее исследуются способы оценки регулирующего влияния озер на сток. Для каждой озерно-речной системы рассчитаны коэффициенты регулирования (таблица 2) по уравнению (11):

@тахпр. . пр. /1 1 \

«т„ = д-= д-~ С11)

от. «¿тт от.

Таблица 2 Значения коэффициентов атт

Река-озеро М^ ,л/(с-км2) ^01,т»>Л/(С-КМ2) «»,. 6/Р

Ср. Абс. макс. Ср. Абс. макс. Ср. Абс. макс.

Нева-Ладожское 22 28 10 12 1.97 2.35

Лижма-Лижмозеро 59 84 13 20 3.88 6.13

Тихомандрица-Наволок 153 216 23 43 6.80 10.40

Сяпся-Сямозеро 44 71 15 21 2.39 3.58

Коробожа-Уверь 55 105 52 102 1.01 1.04

Ильмень-Волхов 54 90 22 26 3.40 7.03

Следует отметить относительно невысокий коэффициент

регулирования ^тах Ладожского озера, который связан, прежде всего, с зарегулированным притоком к нему. Делается вывод, что использование

коэффициента ат-лх без дополнительной информации не позволяет судить

об основных особенностях регулирования стока — так, атт рек Сяпся и Невы близки (1,97 и 2,39), но зарегулированность гидрографа стока р. Невы выражается более ярко. В качестве основного показателя регулирующей способности предлагается использование объемов срезки

16

(при £>„р >Оа) или подпитки (при 0„ > 0„р) на основе анализа суточных гидрографов притока и оттока. Основные выводы и результаты

В работе рассмотрена проблема моделирования регулирующего воздействия озер на гидрограф речного стока. Она возникает в задачах расчета гидрологических характеристик водотоков, определения элементов водного баланса озер и водохранилищ и при проведении моделирования формирования стока.

Результаты проведенного исследования заключаются в следующем:

• Создан геоинформационный комплекс, включающий входную информацию, характеристики и параметры бассейнов; предложена технология автоматизации процесса их определения и ввода в модель;

• Создан блок озерного регулирования речного стока, вошедший в алгоритмическую структуру модели «Гидрограф»;

• Проведена адаптация модели «Гидрограф» к бассейну р. Невы, сравнительный анализ с данными натурных наблюдений показал, что усовершенствованная модель реалистично воспроизводит не только гидрографы стока, но и переменные состояния бассейна, такие как температура и влажность почвы, запас воды в снежном покрове и другие;

• Получено удовлетворительное согласие с данными наблюдений за уровнями озер и расходами истечения из них при суточном шаге времени (Е/н = 0,73, £/0 = 0,79);

• Проведена оценка источников погрешностей, которые возникают при моделировании гидрографов стока рек с озерным регулированием, а также определены погрешности предложенного метода учета озерного регулирования стока: в частности, показано, что использование кривых истечения из озера возможно только в

случаях отсутствия подпорных явлений в истоке из озера и при пренебрежении динамическими явлениями в озерах (прежде всего, сгонно-нагонными и сейшевыми колебаниями уровней);

• Выполнено обобщение и систематизация параметров модели озерного регулирования речного стока для неизученных территорий. Перспективы развития данной работы связаны с усовершенствованием модели «Гидрограф» путем ввода в модель новых специфических типов стокоформирующих комплексов, таких как болота, озерно-болотные и городские системы.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Журавлев С.А. Математическое моделирование формирования стока на примере водосборов различных размеров в пределах бассейна р. Невы // в сб. «Географические и экологические аспекты гидрологии» — СПб, 2010, с. 180—187.

2. Журавлев С.А. Моделирование гидрографа стока озерных рек // Электронный журнал «Исследовано в России», 048, 2011 г., с. 612-621. URL: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/201 l/048.pdf

3. Журавлев С.А. Моделирование гидрографа стока реки в случае наличия на водосборе системы «озеро-водохранилище» (на примере р. Волхов) // Материалы II Международной научно-практической конференции «Науки о Земле на современном этапе», 2011, с. 61—64.

4. Журавлев С.А. Опыт моделирования гидрографа стока реки с озерным регулированием (на примере озера Сямозеро) // Материалы международной конференции, посвященной 165-летию создания Русского Географического Общества и 85-летию организации географического факультета в Санкт-Петербургском (Ленинградском) государственном университете, СПб.: 2011, с. 191-196.

В том числе в изданиях, рекомендованных ВАК:

5. Журавлев С.А. Особенности озерного регулирования речного стока (на примере бассейна р. Невы)// В мире научных открытий. — 2011. — №9.1(21), с.347-354.

6. Журавлев С.А. Оценка изменения гидрографа стока рек под влиянием озерного регулирования с помощью методов математического моделирования // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7, 2011, —Вып. 4, с. 110-114.

7. Журавлев С.А. Трансформация речного стока р. Невы вследствие его регулирования Ладожским озером // Современные проблемы науки и образования. - 2011. - № 4 (электронный журнал). URL: www.science-education.ru/98-4720.

Подписано в печать: 21.11.2011 Тираж: 100 экз. Заказ № 1635 Отпечатано в цифровой типографии АКТ-ХРЯЕВБ 199155, Санкт-Петербург, ул. Уральская, д. 17

С.А. Журавлев

1

тел.: 331-33-22 www.art-xpress.ni

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Журавлев, Сергей Александрович

Введение.

Глава 1 Современное состояние проблемы.

1.1 Современное состояние распределенного гидрологического моделирования стока.

1.2 Проблемы расчетов и моделирования стока для рек с озерным регулированием.

1.3 Анализ моделей формирования стока, учитывающее озерное регулирование.

Глава 2. Разработка информационной базы для моделирования.

2.1 Модель формирования стока «Гидрограф».

2.2 Информационное обеспечение модели.

2.3 ГИС-технология автоматизированного определения характеристик расчетных точек и параметров модели.

2.4 Физико-географическая характеристика района исследования.

Глава 3. Метод расчета формирования гидрографа стока озерных рек.

3.1 Основные характеристики модели озерного регулирования стока.

3.2 Апробация модели формирования стока для бассейнов малых и средних рек с озерным регулированием.

3.5 Моделирование формирования стока для системы «озеро-водохранилище»

3.6 Расчет трансформации гидрографа стока для неизученных озер.

Глава 4. Сравнительные результаты моделирования гидрографа стока на водосборах различных размеров в пределах бассейна р. Невы.

4.1 Анализ критериев качества результатов моделирования стока.

4.2 Сравнительная оценка результатов моделирования переменных состояния озера и бассейна реки.

4.3 Результаты расчетов гидрографов стока.

4.4 Результаты моделирования уровенного хода озер.

4.5 Количественная оценка влияния озер на гидрографы стока рек.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Моделирование гидрографа стока рек с озерным регулированием"

Моделирование процессов формирования стока — одно из основных направлений развития гидрологии. Модели формирования стока все чаще используются для решения ряда теоретических и прикладных задач (расчет гидрографов стока с неизученных бассейнов, прогнозная оценка изменений стока под влиянием изменений ландшафтов и климата, оперативный краткосрочный и долгосрочный прогноз при разных фазах режима стока) [18, 20, 22, 42,45,51,65,74,81].

Наибольшее распространение в последнее время получили детерминированные физически обоснованные модели с распределенными параметрами [16, 18 20, 47, 49, 51, 99, 113]. В подобных моделях с помощью математических методов на основе законов сохранения массы и энергии описывается реакция водосбора на атмосферное воздействие. В качестве входной информации в таких моделях выступают метеорологические данные, процессы на водосборе описываются уравнениями тепломассопереноса с различной степенью детализации, а результатом моделирования являются непрерывные гидрографы стока в замыкающем створе. Подавляющее большинство моделей использует суточный временной шаг.

В последнее время приобрела актуальность проблема разработки и применения гидрологических моделей для бассейнов с высокой долей специфических поверхностей — акваторий озер, водохранилищ, болот, гляциально-нивальных комплексов, урбанизированных территорий. Указанные поверхности имеют отличительную особенность, выражающуюся в качественном и количественном изменении характеристик стока с них. Задачи расчетов и прогнозов стока на основе гидрологических моделей требуют разработки новых моделей или их блоков, предназначенных для описания процессов трансформации стока на подобных поверхностях [30, 32, 66, 77, 82 83,96, 106,111].

Наличие озер в бассейне реки является одним из основных естественных факторов регулирования речного стока. По оценкам Мейбека и других исследователей [86, 98], на Земле насчитывается 8,45 млн природных озер с Л площадью зеркала более 0,01 км . Рянжин [64] дает оценку суммарной площади озер в 2,7 млн км (1,8% от площади суши). В ряде регионов (северо-запад России, юг Скандинавии, северо-восток Северо-Американского континента) водоемы занимают значительную часть площади и оказывают существенное влияние на характеристики стока рек. Для указанных районов апробация моделей формирования стока требует разработки блоков моделей, отвечающих за озерное регулирование. При этом на территории России следует особенно выделить район северо-западный район, включающий, помимо множества малых озер, крупнейшие водные объекты, иногда называемые «Великими Европейскими озерами» — Ладожским оз., Онежским оз., Чудско-Псковским оз., оз. Ильмень.

Особенное значение проблема трансформации речного стока под влиянием озер имеет в контексте реакции озерно-речных систем на изменения ландшафтных и климатических условий. Гидрологический режим водных объектов северо-запада России характеризуется наибольшим многолетним изменением в сторону увеличения меженного стока и снижения стока весеннего половодья, изменения продолжительности безледоставного периода, сдвигом сроков наступления ежегодных ледовых явлений. Понимание причин этих изменений невозможно без адекватного описания механизма трансформации стока озерных рек.

Одной из важнейших задач является систематизация и обобщение параметров гидрологических моделей для территорий, не охваченных данными наблюдений. Из 8,45 млн озер, только 300-400 тыс, по оценке Рянжина являются батиметрически изученными [64]. Вследствие этого необходимо создать такие инструменты, использование которых будет опираться на стандартную, доступную всем исследователям информацию, к которой относятся, прежде всего, электронные топографические карты. Использование геоинформационных технологий при разработке новых гидрологических моделей необходимо также для автоматизации процесса определения гидрографических и гидрологических характеристик водных объектов, систематизации, обобщения и картирования параметров моделей.

Целью работы является создание и апробация метода расчета формирования гидрографа стока озерных рек на примере бассейна р. Невы.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

• Провести анализ гидрометеорологических данных по району исследования и создать информационную базу для моделирования, включающую входную информацию, параметры модели, начальные и граничные условия на основе ГИС-технологий;

• Разработать метод расчета гидрографа стока озерных рек с включением его в алгоритмическую структуру модели «Гидрограф»;

• Провести верификацию метода по ряду озерно-речных систем;

• Выявить факторы влияния озер на характеристики гидрографа стока рек и выполнить их количественную оценку;

• Разработать метод обобщения параметров истечения озер на территорию с отсутствием данных наблюдений.

С теоретической точки зрения, актуальность выбранной темы определяется необходимостью разработки подходов описания механизма озерного регулирования стока и усовершенствования методов гидрологического моделирования для озерных рек. Подобные исследования требуются и для более глубокого познания процессов формирования речного стока на водосборе.

С практической точки зрения, учет озерного регулирования позволит более точно рассчитывать характеристики стока рек в бассейнах с высокой озерностью. В настоящее время считается, что влияние озер на характеристики стока может быть учтено простыми эмпирическими зависимостями [7, 12, 56, 104]. Методы, принятые в качестве основы при определении расчетных гидрологических характеристик, не учитывают физические основы перераспределения стока озерами и требуют существенных уточнений.

Объектами исследования являются бассейн р. Нева и водосборы озерно-речных систем, расположенные в его пределах: реки Тихомандрица, Уверь, Сяпся, Лижма, Тулема, Волхов.

Предмет исследования — закономерности формирования озерных рек, а также факторы, на них влияющие.

Методы исследований и исходные материалы. В работе использовались методы математического моделирования формирования стока. Для расчетов гидрографов стока рек применялась универсальная детерминированная распределенная модель формирования стока «Гидрограф» (Ю.Б Виноградов, ГГИ) [20, 21, 51, 65,113]. В ходе работы создан новый метод расчета формирования стока озерных рек. Для создания информационной базы, обобщения и систематизации параметров модели использовались методы геоинформационного картографирования.

Исходными материалами для исследования послужили суточные данные гидрологических ежегодников (включая измеренные расходы воды и ледовые явления) и метеорологических ежемесячников [5, 11, 13]. В процессе разработки и адаптации метода привлечены данные из агроклиматических справочников, справочника агрогидрологических свойств почв, базы данных Валдайского филиала ГГИ по экспериментальным бассейнам, батиграфические и объемные кривые по озерам и водохранилищам [1-4, 6, 9, 15, 38, 53, 95, 116]. При картировании параметров модели применялась цифровая модель рельефа, полученная на основе покрытий БЯТМ, топографические, ландшафтные и почвенные карты [38, 91, 102].

Содержание работы изложено в четырех главах. В первой главе производится обзор современного состояния рассматриваемой проблемы на основе литературных источников, демонстрируется актуальность задачи учета озерного регулирования стока в гидрологических моделях «осадки-сток». Вторая глава посвящена описанию информационной базы моделирования и алгоритмической структуре модели. В третьей главе приведены основные сведения о разработанной модели, рассмотрены примеры адаптации моделирующего комплекса к водосборам с различным распределением озер по территории. Четвертая глава обобщает результаты моделирования.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю Юрию Борисовичу Виноградову за методологическое руководство, обсуждение разнообразных вопросов, касающихся распределенного гидрологического моделирования, и постоянное внимание к работе. В ходе разработки модели озерного регулирования стока большую помощью автору оказали его коллеги по кафедре гидрологии суши Санкт-Петербургского университета, в особенности, Т.А. Виноградова, внесшая конструктивные замечания по существу работы. Отдельную благодарность автор выражает сотрудникам Государственного гидрологического института, особенно зам. директора Государственного гидрологического института, зав. кафедрой гидрологии СПбГУ В. С. Вуглинскому и зав. отделом экспериментальной гидрологии и математического моделирования гидрологических процессов М. JL Маркову. Автор выражает глубокую признательность своим родителям A.C. Журавлеву и Г.М. Журавлевой, жене А.Д. Журавлевой за моральную поддержку и всестороннюю помощь в исследовательской работе.

Заключение Диссертация по теме "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия", Журавлев, Сергей Александрович

Заключение

В работе рассмотрена проблема моделирования регулирующего воздействия озер на гидрограф речного стока. Она возникает в задачах расчета гидрологических характеристик водотоков, определения элементов водного баланса озер и водохранилищ и при проведении моделирования формирования стока.

Результаты проведенного исследования заключаются в следующем:

• Создан геоинформационный комплекс, включающий входную информацию, характеристики и параметры бассейнов; предложена технология автоматизации процесса их определения и ввода в модель;

• Создан блок озерного регулирования речного стока, вошедший в алгоритмическую структуру модели «Гидрограф»;

• Проведена адаптация модели «Гидрограф» к бассейну р. Невы, сравнительный анализ с данными натурных наблюдений показал, что усовершенствованная модель реалистично воспроизводит не только гидрографы стока, но и переменные состояния бассейна, такие как температура и влажность почвы, запас воды в снежном покрове и другие;

• Получено удовлетворительное согласие с данными наблюдений за уровнями озер и расходами истечения из них при суточном шаге времени (^ = 0,73,^ = 0,79);

• Выполнена оценка источников неопределенностей, которые возникают при моделировании гидрографов стока рек с озерным регулированием, а также определены погрешности и ошибки предложенного метода учета озерного регулирования стока: в частности, показано, что использование кривых истечения из озера возможно только в случаях отсутствия подпорных явлений и пренебрежением динамических явлений в озерах (прежде всего, сгонно-нагонные и сейшевые колебания уровня)

• Выполнено обобщение и систематизация параметров модели озерного регулирования речного стока для неизученных территорий;

Проведенный анализ несоответствий рассчитанных и наблюденных гидрографов рек позволил установить основные причины погрешностей моделирования и источники неопределенностей. Так, модель не всегда удовлетворительно рассчитывает гидрограф истечения в конце периода зимней межени, что связано, прежде всего, с ледовыми условиями в истоке реки.

Перспективы развития данной работы связаны с усовершенствованием модели «Гидрограф» путем ввода в модель новых специфических типов стокоформирующих комплексов, таких как болота, озерно-болотные и городские системы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Журавлев, Сергей Александрович, Санкт-Петербург

1. Агрогидрологические свойства почв северо-западных районов ETC.

2. Справочник. JL: Гидрометеоиздат, 1979.

3. Агроклиматический справочник по Карельской АССР. Д.: 1959. -184с.

4. Агроклиматический справочник по Ленинградской области. — Л.: Гидрометеоиздат, 1959. 176 с.

5. Агроклиматический справочник по Новгородской обл. Л.: Гидрометеоиздат, 1960.

6. Гидрологический ежегодник. Том 1, вып. 0-3. Бассейн Балтийского моря. 1971-1979.

7. Государственный Водный Кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Том 1, Выпуск 4, Часть 1,2.- РСФСР, Северо-Западное УГМС, 1966-1989.

8. Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений. СПб.: Нестор-История, 2009. - 194 с.

9. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 7, ч. 1 Гидрометеорологические наблюдения на озерах и водохранилищах. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 476 с.

10. Правила эксплуатации водохранилища Волховской ГЭС на р. Волхов. — СПб, 2005. 28 с.

11. Рекомендации по расчетам водного баланса крупных озер и водохранилищ / под ред. Шаблиева Н.В. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

12. Ресурсы поверхностных вод СССР, том 8 Новгородская область / под редакцией канд. геогр.наук Протасьева М.С. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. -651 с.

13. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. Издание официальное. -М.: Госстрой России, 2004. -73 с.

14. Справочник по климату СССР. Вып. 22-25. Ч. 1-5. Л.: Гидрометеоиздат, 1966-1968.

15. Александров, Б.М. Озера Карелии. Справочник / Б.М. Александров, H.A. Зыцарь, П.И. Новиков, В.В. Покровский, И.Ф. Правдин. Петрозаводск: Государственное издательство Карельской АССР, 1959. - 620 с.

16. Аполлов Б.А., Калинин Г.П., Комаров В.Д. Курс гидрологических прогнозов М.: Гидрометеоиздат, 1974. 422 с.

17. Бевен К. Модели с распределенными параметрами. В кн. Гидрогеологическое прогнозирование. -М.: Мир, 1988. -497-505с.

18. Болгов М.В., Филимонова М.К. Об источниках неопределенности при прогнозировании уровня Каспийского моря и оценке затопления прибрежных территории // Водные ресурсы, 2005, №6, с. 664-669

19. Бураков Д.А., Карепова Е.Д., Шайдуров В.В. Математическое моделирование стока: теоретические основы, современное состояния, перспективы // Вестник КрасГУ, 2006. №6 - с. 3-19

20. Ведом, Р. Закономерности озерного регулирования речного стока: автореферат диссертации на соискание уч. ст. канд. геогр. наук. Таллинн.: 1995.-140 с.

21. Виноградов, Ю.Б., Виноградова Т.А. Математическое моделирование в гидрологии — М.: Академия, 2010. 304 с.

22. Виноградов, Ю.Б. Математическое моделирование процессов формирования стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 312 с.

23. Гельфан, А.Н. Динамико-стохастическое моделирование формирования талого стока. М.: Наука, 2007. - 279 с.

24. Гидрологический режим и водный баланс Ладожского озера /ред. Т.И. Малининой. Л.: 1966. - 326 с.

25. Домрачев, П.Ф. Гидрологический очерк озера Ильмень // Материалы по исследованию р. Волхов и его бассейна. 1926. -Вып. 10, ч. 2. 28-76с.

26. Ефремова, Т.В. Ледовый режим озер Карелии / Т.В. Ефремова, Г.Э Здоровеннова, Н.И. Палыпин // Водная среда: обучение для устойчивого развития. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2010. С. 31-40

27. Жекулин, B.C. Озеро Ильмень / Жекулин B.C., Нехайчик В.П. Л.: Лениздат, 1979. - 20-21с.

28. Железняк, И.А. Регулирование паводочного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1965.

29. Журавлев С.А. Моделирование гидрографа стока озерных рек. Электронный журнал «Исследовано в России», 048, стр. 612-621, 2011 г.

30. Журавлев С.А. Моделирование гидрографа стока реки в случае наличия на водосборе системы «озеро-водохранилище» (на примере р. Волхов) // Материалы II Международной научно-практической конференции «Науки о Земле на современном этапе»

31. Журавлев С.А. Математическое моделирование формирования стока на примере водосборов различных размеров в пределах бассейна р. Невы — в сб. «Географические и экологические аспекты гидрологии» — СПб, 2010, с. 180—187

32. Журавлев С.А. Опыт моделирования гидрографа стока реки с озерным регулированием (на примере озера Сямозеро) // Материалы международной конференции, посвященной 165-летию создания Русского Географического

33. Общества и 85-летию организации географического факультета в Санкт-Петербургском (Ленинградском) государственном университете, с. 191-196

34. Журавлев С.А. Особенности озерного регулирования речного стока (на примере бассейна р. Невы)// В мире научных открытий. — 2011.—№9.1(21), с.347-354

35. Журавлев С.А. Оценка изменения гидрографа стока рек под влиянием озерного регулирования с помощью методов математического моделирования // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7, 2011. Вып. 4, с. 110-114

36. Журавлев С.А. Трансформация речного стока р. Невы вследствие его регулирования Ладожским озером // Современные проблемы науки и образования. 2011. - № 4. URL: www.science-education.ru/98-4720

37. Изменения в системе «Водосбор-озеро» под влиянием антропогенного фактора /ред. И.Н.Сорокина. Л .: Наука, 1983. - 240с.

38. Исаченко А.Г. Ландшафтная карта Северо-Запада Русской равнины в масштабе 1:1000000

39. Калесник С. В. Ладожское озеро. — Л. Гидрометеоиздат, 1968 — 160 с

40. Климат Карелии: изменчивость и влияние на водные объекты и водосборы /под редакцией Н. Н. Филатова. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2004. - 224 с.

41. Коваленко, В.В. Моделирование гидрологических процессов / Коваленко В.В., Викторова Н.В., Гайдукова Е.В. СПб: Изд-во РГГМУ, 2006. -560 с.

42. Кондратьев, С. А. Влияние возможных климатических изменений на гидрологический режим системы водосбор озеро / С. А. Кондратьев, И. В. Бовыкин // Метеорология и гидрология. - 2003. - №10.

43. Кондратьев, С.А. Изучение формирования стока с речных водосборов методами математического моделирования (на примере бассейна Ладожского озера) / Кондратьев С.А., Шмакова М.В. // Труды XII съезда РГО. 2005. - т.6. - с.99-104.

44. Константинов, А.Р. Испарение в природе. Издание второе. Л.: ГМИ, 1968.-532 с.

45. Корень, В.И. Математические модели в прогнозах речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-220 с.

46. Крейман, К.Д. Моделирование процессов тепломассопереноса в водоеме и на его водосборе / К.Д. Крейман, С.В. Рянжин, М.Ю. Медведев, С.Д. Голосов, С.А. Кондратьев, Л.Г. Кузьменко. СПб.: Наука, 1992. - 128с.

47. Кучмент, Л.С. Математическое моделирование речного стока. — Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 191 с.

48. Кучмент, Л.С. Модели процессов формирования речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 144 с.

49. Математическое моделирование в гидрологии. Труды. ГГИ, вып. 104 /ред. Ю.Б. Виноградова. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 108 с.

50. Морозова, P.M. Почвы Карелии. Справочное пособие / P.M. Морозова, A.M. Володин, М.В. Федорченко, Г.Ф. Володина, И.М. Нестеренко -Петрозаводск: Карелия, 1981.

51. Молчанов И. В. Ладожское озеро. Л.: 1945. 550 с.

52. Мякишева Н.В., Трушевский В.Л.О количественной оценке регулирующей способности Ладожского озера //Вестник ЛГУ, серия 7.-1991.

53. Назаров, Г.В. Гидрологическая роль почвы. Л., ГМИ, 1981. — 216 с.

54. Нежиховский, P.A. Гидрологические расчеты и прогнозы при эксплуатации водохранилищ и озер. JL: Гидрометеоиздат, 1961.-е. 294.

55. Нежиховский, P.A. Методы подсчета притока воды в водохранилище (критический обзор и предложения) // Вопросы гидрологических прогнозов: Труды ГГИ. 1972. - вып. 197. - с.102-111.

56. Нежиховский P.A. Река Нева и Невская губа Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-84 с.

57. Орлова, Е.В. Определение географических и гидрологических характеристик водных объектов с использованием ГИС-технологий: автореферат диссерт. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. М.: 2008.

58. Плешков, Я.В. Регулирование речного стока Л.: Гидрометеоиздат,1972.

59. Раткович Д.Я., Болгов М.В. Стохастические модели колебаний составляющих водного баланса речного бассейна. Москва, Институт водных проблем РАН, 1997. 262 с

60. Раткович Д.Я., Болгов М.В. Исследование вероятностных закономерностей многолетних колебаний уровня Каспийского моря //Водные ресурсы. 1994. № 6. с. 389-404.

61. Роде, A.A. Основы учения о почвенной влаге. Л.; Гидрометеоиздат, 1969.-т. 1. - с.78-269.

62. Рянжин, C.B. Новые оценки глобальной площади и объема воды естественных озер мира // Доклады РАН, 2005. 401 (2). - с.253-257.

63. Семенова, О.М. Анализ и моделирование процессов формирования стока //Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. СПб.: 2008.

64. Соколов, A.A. Максимальный сток рек с озерным регулированием и методика его расчета //Труды Государственного гидрологического института, вып. 50. Л.: Гидрометеоиздат, 1955.

65. Степаненко, В.М. Численное моделирование мезомасштабного взаимодействия атмосферы и гидрологически неоднородной суши.

66. Вычислительные технологии, т. 11, ч. 3/В. М. Степаненко, П. М. Миранда, В. Н. Лыкосов.-2006. -С.118-127.

67. Степаненко, В.М. Численное моделирование взаимодействия атмосферы с водоемами суши: автореферат диссертации на соискание уч. ст. канд. Ф-м наук. -М.: 2007.

68. Судольский, A.C. Динамические явления в водоемах, Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-264 с.

69. Тимофеев, М.П. Метеорологический режим водоемов. Л.: Гидрометеоиздат, 1963.

70. Фролов, A.B. Динамико-стохастическое моделирование многолетних гидрологических процессов: Диссертация на соискание степени доктора технических наук. 2006. — 250 с.

71. Чеботарев, А. И. Общая гидрология (воды суши), 2-е изд. Л.: 1975.

72. Шевнина, Е.В. Применение динамических и стохастических моделей для прогноза месячного притока в водохранилища гидроэлектростанций: на примере Волховской ГЭС: автореферат диссертации на соискание уч. ст. канд. тех. наук. Л.: 2001.

73. Шульц, Г.Э. Общая фенология. Л.: Наука, 1981. - 188 с.

74. Яковлева Т.И. Усовершенствование и адаптация моделей гидрометрического учета стока при неоднозначных зависимостях расходов от уровней воды // сб. работ по гидрологии ГГИ, 2003, № 26, с. 58-69

75. Bengtsson, L. Using rainfall-runoff modeling to interpret lake level data / L.Bengtsson, J.Malm //Journal of Paleolimnology 18. 1997. -p.235-248.\

76. Bergström, S., The HBV model, computer models of watershed hydrology (editor: V.p. singh). Water Resources Publications (1995)

77. Beven, K. How far can we go in distributed hydrological modelling? //Hydrology and Earth System Sciences, 5(1),- 2001. p. 1-12.

78. Beven, K. J. Towards an alternative blueprint for a physically-based digitally simulated hydrologic response modelling system. Hydrological Processes, 16(2). pp. 189-206.

79. Beven, KJ. Rainfall-Runoff Modelling: The Primer Great Britain. 2004.

80. Borowiak, D. Diversity of surface outflow from lakes which perform different hydrological functions /D. Borowiak, L.Baranczuk //Limnological Review 6.-2006.-p.13-20.

81. Bourdillon, R. Modification of the Lake Flow Algorithm of the Distributed Hydrological Model HYDROTEL When Modelling Lakes with Multiple Outlets // Journal of Hydrologic Engineering, Vol. 15, No. 12, December 2010, pp. 955-962

82. Council, G.W. A lake Package for Modflow (LAK2): Documentation and User's Manual Version 2.2, HIS Geotrans. USA: 1999.

83. Cretaux, J.F. Lake studies from satellite radar altimetry / J.F. Cretaux, S. Birkett //Compt. Rend. Geosci.,338. 2006. - p. 1098-1112.

84. Droogers P.; and G. Kite. 2001. Estimating productivity of water at different spatial scales using simulation modeling. Research Report 53. Colombo, Sri Lanka: International Water

85. Management Institute.Frevert, D.K. Mathematical models of large watershed hydrology. //Water Resources Publications. Colorado, USA, 2002.

86. FORTIN, J.-P. Distributed watershed model compatible with remote sensing and GIS data. I: Description of model./, TURCOTTE, R., MASSICOTTE, S., MOUSSA, R., FITZBACK, J. and VILLENEUVE, J.-P. //Journal of Hydrologic Engineering 6-2. 2001. - p.91-99.

87. Jarvis A., H.I. Reuter, A. Nelson, E. Guevara, 2008, Hole-filled seamless SRTM data V4, International Centre for Tropical Agriculture (CIAT)

88. Khavich, V.Forecast of daily water levels for Lake Kinneret, Israel / V. Khavich, A.Ben-Zvi //Hydrological Sciences, 40(2).- 1995. p.133-143.

89. Kouwen, N, M. Danard, A. Bingeman, W. Luo, F.R. Seglenieks and E.D. Soulis. 2005. "Case Study: Watershed Modeling with Numerical Weather Model Data", Journal ofHydrologic Engineering, ASCE. 10 (1), 23-38

90. Krause, P.Comparison of different efficiency criteria for hydrological model assessment /P. Krause, D.P. Boyle, F.Base //Advances in Geosciences,5. -2005. -p.89-97.

91. Lemmela, R. Annual variation of soil temperature at depths 02 to 700 cm in an experimental field in Hyryla, South-Finland during 1969 to 1973, National Board of Waters. / R. Lemmela, Y.Sucksdorff, K.Gilman. Helsinki: 1981.

92. Luo, Q. A distributed surface flow model for watersheds with large water bodies and channel loops// Journal of Hydrology 337. 2007. - p.172-186.

93. Martinez, C.J. An object-oriented hydrologic model for humid, shallow water-table environments / C.J. Martinez, L.C. Kenneth, M.D. Annable, G.A. Kiker // Journal of Hydrology 351. -2008. -p.368 -381.

94. Meybeck M. Global distribution of lakes // Physics and Chemistry of Lakes / Eds A.Lerman, D.Imboden, J.Gat. BerlinHeidelberg, 1995. P.l—36.

95. Nash J.E., Sutcliffe J.V. River flow forecasting through conceptual models: 1 A discussion of principles // J. Hydrol. 1970. - V. 10. № 3. - p.282-290.

96. Pietronirol, A. Development of the MESH modelling system for hydrological ensemble forecasting of the Laurentian Great Lakes at the regional scale / A. Pietronirol, V. Fortin, N. Kouwen, C. Neal, R. Turcotte, B. Davison, D.

97. Verseghy, E. D. Soulis, R. Caldwell, N. Evora, P. Pellerin // Hydrol. Earth Syst. Sei., 11. 2007. - p. 1279-1294.

98. Pomeroy, J.W. et al., The cold regions hydrological model: a platform for basing process representation and model structure on physical evidence in //Hydrol. Process. 21. 2007. - p.2650-2667.

99. Reuter H.I. An evaluation of void filling interpolation methods for SRTM data/Reuter H.I, A. Nelson, A. Jarvis, //International Journal of Geographic Information Science, 21:9. 2007. -p.983-1008.

100. Robinson, C.P. Johns Lake Minimum Flows and Levels Hydrologie Methods: Report St. Johns River Water Management District, Florida, 2008. -112p.

101. Rodel, R. Quantigying the efficiency of river regulation / R.Rodel, T.Hoffmann // Advances in Geosciences, 5. 2005. - p.75-82.

102. Saelthun, N.R. "Nordic" HBV model, Oslo, Norwegian Water Resources and Energy Administration. 1995.

103. Sharon, E.N. On the feasibility of using a lake water balance model to infer rainfall: an example from Lake Victoria / E.N. Sharon, Y. Xungang, B.B. Mamoudou // Hydrological Sciences,45(1). 2000. -p.75-95.

104. Shiklomanov, I.A. World water resources at the beginning of the twenty-first century. / SHIKLOMANOV,I.A., AND J. C. RODDA //Cambridge Univ. Press. -2003.

105. Skaugen, T. Estimating rating curves and response functions from basin geometry and flow velocity//Hydrology: Science&Practice for the 21st Century.Vol.l. — 2004. p.468-474.

106. Starosolszky, O. Lake hydraulics//Hydrological Sciences,19(1). 1974. -p.99-114.

107. Stepanenko, V.M. First steps of a Lake Model Intercomparison Project: LakeMIP / V.M. Stepanenko, S. Goyette, A. Martynov //Boreal Environment Research 15.-2010.-p. 191-202.

108. Swenson, S. Monitoring the water balance of Lake Victoria, East Africa, from Space / S. Swenson, J. Wahr //Journal of Hydrology 370. 2009. - p.163-176.

109. Vieus, B. E. Distributed hydrologie modeling using GIS. Dordrecht, The Netherlands, 2004, - 298 p.

110. Vinogradov, Yu.B. River Runoff Modelling in Hydrological Cycle, edited by I. A. Shiklomanov, in Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS), developed under the auspices of the UNESCO, Eolss Publishers, Oxford, UK, http://www.eolss.net.

111. Wagner, G. A model approach for in- and outflow calculation of Upper Lake Constance / G. Wagner, H,G, Schroder, J.Gurtz //Limnologica 32. 2002. -p.27-32.

112. Xarpell, L. G. Simulation of soil temperature and moisture under different snow and frost conditions with COUP model / L. G. Xarpell, H. Koivusalo, A. Lauren, T. Repo //Workind Papers of the Finnish Forest Research Institute. -Vantaa, Finland, 2010.

113. Yli-Halla, M. Soil temperature regimes in Finland / M. Yli-Halla, D.L. Mokma //Agricultural and food science if Finland, 7. 1998. - p.507-512.