Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Применание математической модели для расчета дождевого стока за теплый период на малых водосборах Западного Причерноморья

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Применание математической модели для расчета дождевого стока за теплый период на малых водосборах Западного Причерноморья"

ОДЕСЬКИЙ Г1ДРОМЕТЁОРОЛОГ1ЧНИЙ 1НСТИТУТ Р Г О О Д на правах рукопису

Ь I;

Даус Мар1я 6вген1эна

УДК 556.16.047:556.15.]54

ЗАСТОСУВАННЯ КАТЕМАТИЧН01 МОДЕЛ1 ДЛЯ РОЗРАХУНКУ ДОЩОВОГО СТОКУ ЗА- ТЕПЛИЙ ПЕРЮД НА МАГ.ИХ В0Д03Б0РАХ ЗАХ1ДН0Г0 ИРИЧОРНОМОР'Я

II.00.J7 - ПдролоПя суш1, ворн! рёсурси, г1дрох1м!я

АВТОРЕФЕРАТ

дисертац!! на здоб> гя наукового ступеня кандидата географ1чних наук

ОДЕСА-1995

Дисертац1ею е рукопис.

Рйбота вйконцнк. . б Одеському г!дрометеоролог1чному л-нститут! ., •

Науковий кер1вник - доктор географ1чних.наук, професор

1ваненко Олександр Григорович

Оф1ц1йн1 опоненти - доктор ге6грьф1чних наук, професор

Бефан1 Неон1ла Феофан1вна

кандидат географ1чних наук, доцент ■ 1гошин Мигала 1ванович

Пров1дна орган1зац1я: Украинский науково-досл1дний

г1дрометеоролог1чний институт, Дергккомго-дроыету, м. Ки1в .

Захист вл.дбудеться 9 листопада 1995 ро :у о 10.00 год." на зас1даин! спец!ал1зовано£ вченоа ради Д 05.02.01 при Одеському г1дрометеоролог1чноыу . л.нститут1 в за?^ зэс1-данч за адресою: . '

270016. м. Одеса-16, вул. Льв1вська, 15, 0ГМ1

3 дисертацзею можна ознайомитись I б1блд.отец! Одесь-кого г1дрометеоролог1чного л.нституту.

Автореферат роз1сланий € жовтня 1995 р. '

Вчений секретар . ^

спец1ал1зованс1 вченоХ ради Н.С.Лобода

Загальна ?<арактеристика робели.'

' . .

Актуальность робати. Розрахунки дощового стоку для айону Зах1яного Причопномор'я мають велике наролно-осполарське знауення. Про це свЛдчить весь багатор1чний

осз!д аикористания водних ресурсов та функцгонуванш. '^'gktíb народного господарства в умовах гострого. дефо,-иту водних pecypciB i, в одночас, руйн1вно!' дД1. водних otokíb в пер1оди «акйимальних элмв та других хата-трсф1чниз? явии на-малих р!чках 'региону. *

Актуальною також стае задача викорисаання'такого мс-оду розраХунк1в. стоку, «кий в1длсв1дае ф1зичн!й сут! ' 1дролог1чних' npouecÍB, i в!добража$ властиву £м прс.тег-<ову ' неоднорлднгсть. ЗадовХльне вйр1шення uieï задач! отреСуз ноаьх вид!в 1:нформацМ, <^аких, наприклад, як |ад1олока.ц1йн1 вим1рювання пол1в зливових опад!в, яь-i в [«далекому майбутньому ,можуть стати оснсзним видом i-нфор-rauiï про опади на рхчних водозборах.

Мг^та та Oghobhí завдакня роботи. Основною метою робо-•и ,е* застосузання просторово! матемзтично! «одел! форму-1ання лотового стоку та розробка lï параметров для »бчислення ,г1дрограф1в паводк!в для р1чок району за теп-|ий nepioa року,' на протяз! якого впаховуеться динамд.ка юновних елемент1в балансу стоку за коротк! 1нтервэли ¡асу (до одн1е! доби).

Для. досярнення uieï мети виод.шувались так! задача: - доповнення просторово! моделА блоками випаровуваны . 1--ф1дь^рац11 для розрахунку пол!в зволоження, як1 побу-;овацх на використаннл. метеоролог1чноЛ та агроме'теоро-iori4HCl ih$opi.iauiï;

'■•"'- визначеннп * оптммальни.ч параметр1в мэдел!, щс керу-jtb- розрахункаМ! в!дпов1дних npoueciB формування стоку, зпираючись на стандартн!.та сгец!алхзован1 спостереЯ-еиня i' дан! ехспэримент1в, pkí проводились на доатпдаупанпу г>ери?орД, та переварка fliï цих параметро-В на незглейие^у «терхал! про, сток'pik рег!онуг

' . Гобгрунтування мочелиабст!. i ефективност1 аикорисган-ia , ■раД1влокац1йних аим^ръванъ - опад!в . для збХльяюнн«

\

точност! розрахунк1в стоку на р1ках району.

Наукова новизна роботи. В процесс вир1шення вищеоз-начених зад .ч на основ! еикористання детально! лросторо-во! г1дрсметеорологДчно1 !нформац!1' по' р1чкам та логам т$ритор!1, рад!олокапдйних. 1 експериментальних даних • одержан! сл1дуюча науков! висновки,.яК1 можуть Сути предметом эахисту:

-досл1джена структура дощових опад1в в даному регхон! та проведено Хх сп!вставления з даними радхолоканийних вйм!рювань, показана е'1ективн1сть використакня опадав, 'ви&ирюваних Коточським рад1олокац1йним комплексом (Р~К), для розрахунку г1дроград)1в дощового стоку на невивчаних р1чках району;

-вперше для Зах!дного Причорномор'я для розрахунку г!дрограф1в р!чкового .стоку для теплого' пер!оду року застосопаний комплексний метод оОлаку водоутворення сп!льнс з пр'оцесами випаровування, трансп1рац1Х,' перехо-плвння вологи рослинн!стю та руку вологи в г^унап;

- одержан! параметри р1вняння вологопров!дност! на* основ! експериментального матер1а..у в даному район!;

-розроСлен1 оптимальн! параметри модели формування р1чкового стоку та проведена 1:< п^ревхрка на незалежному матерл.ал1 про ст1к р1к району.

Теоретична ± практична цз-ннз-сть ■ Запропонована методи-, ка розрахункЛв ыоже бути використана в опэративн1й практики • гхдро-логгчного засээпечення народного господарства для оцз-нки випаровування та трансп!рацИ, пол!в зволожен-ня, схилового та руслового стоку. 'Кр1м того, ця модель може бути застосована для прсведения чисельних експери-мент1в•з метою досл!дження впливу р1зиих факторов на про-цес формупання полхв зволоження та стоку-

Ме^одолтая та меюди дося1д»ень. Науков! результата одержан! на основ! використания оучасних методов' г1дро-лог1чно! науки. .Методологачною основою роботи ч комплекс- ' иий метод, який гхдрограф рхчкоеого стоку за теплу пору року роэглядае як п1дсумек складного процесу .трансформации водозбором опад1в в р!чний сз'ак з.врахуванням пере-розпрд!лу вологи в грунта, 11 вийаропуванням та транс-' п.1рац1ега. На основ! комплексного п!дходу булц складена

модель процесу формування стоку, до яко!' застосовувався метод математичного моделювання, то спис/с законом1рнаст± стоку системами диференц1йних рл.ннянь. . Для р1шення цих р1внянь широко зистосовувались клльк1сн1 методи та варх-адд.йне обчислення. Для 1нал1?у полхв опад1в застосовуэа-лись отатистичнд.. методи.

Дпробац1я роботи. Основн1 результати робэти доклада-.¡.ися на 2 1нтернацдональн1й конферениИ молодих вчених-випускник1в 0Ш1 в 1987р., а також на наукоаих конфе-ренцАях по пз-дсумкам науково-дослЛдно! роботи 0ГМ1 у 1983, 1989, 1990-та 1991 p.p. Дисертацхйну роботу обговорено та рекомендовано до захисту на поширеному ceMiHapf кафедри в одних досл!джень, г1дравл1ки та геодезИ (чер'-вень 1995р.)■ •

Публз-кацИ. OcHOBHi результати' дослхджень подано у' п'яти статтях. ,

Обсяг та структура роботи. Дисертац1я складаеться з передмови, п'яти розд1л1в, списка лл.тератури (190 найме-нувань," з них 19 закардонних) та 203' стор1:-юк додатху." Обсяг роботи складае 186 стор1нок, з яких 136 сгоранок ' тексту, 29 таблиць, 42 мзлюнки.

Кон.крзтний особистнй внесок дт сертанга у роаробку иаукових результата, що виноеяться на вахист. На основi розроблено! науковим кер!вкиком базо^ох модел! формування стоку дисертантом було виконано:

- д^познення просторовох модел1 блоками. випаровування l :1нф1льтрацН для розрахунку .юл!в эволоження;

- визначен1 оптимальн1 параметра моделд., керурть розрахуиками ,з1д юв1дних процес1з формування стоку, та проведена nepesipKa дл.1 цих параметр1з на незэлежному ма-. тер1ал1. про ctik р1к региону; ■

- обгрунтован1 можлив!сть i ефектг вн1сть використання рад1олокац1йних вим1рювань. опздйв для збл.льшення точное*1! розрахунк1в стоку на р!ках району.

Змхст роботи.

У передмов! виэначено актуальнз.сть теми, . яикладено кету та/задач1 роботи, сформульовак1 основа! положения/ it;o складають наукову новизну <гг предмет'захисту'."

. В п£.рь.1й глав1 роботи дасться загальна характеристик ф1зико-геот>раф1чних умсз Зах1дного Причорномор'я, як чрключае. в. себе опис географ!чного положения та рельефу кл1матичних особливостей району (радЛаиийнохчэ та темпера .турного режиму, вл.тру, вологост1 повхтря, опад1в), 1 вплив на грунтовий та росли>1ний покрир, даетося характё ристика г1дрограф1чно! с1тгси. •

По географЛчному положению та кламатичним умовам райо Заххдного Принорномор'п вхдноситься до зони з н.едостатн1 эволоженням, але з достатньо розвинутою зливовою д1яль н!стю.

Друга глава присдячена анализу сучасиих моделей про цесу формування поверхневого стоку, також у цьому розд!л подан! умови 1 закономЛрностл. формування-стоку • на тери 'тори. В регл.он1 спостер1гаються несприятлив! уыови фор • муаання дощового стоку, шо пов'яэано э пойупливл-стю райо ну, великими втратами стоку за рахунок вбир^ання води пе ресохлими грунтами. ОсоОливЛстю формування дощового сток е ще й те, то вд.н формуеться на невеликих водозборах, як одночасно эрошуються опадами злив.

В третз-й гпав1 розглядаються пигання режиму зволожен ня територИ, статистично! структури пол1в дощових опа ц!в, а також обгрунтозано виб1р оптимального методу 1н терполящ.! для обчислення 1нтерполяц1йних'п6л1в опад!в.

пежим зволоження ви&чачаеться голоаним чином кЛльк!ст1 випадаю"их опад1в. Зливов! опади в рег.1ок1 зумойленх пе реважно циклон1чно'ю д1яльн!стю, з також прсцесами внут' рл. ишь ома сов о* конвекцИ. Конвективн.1 ' доий, . як правило мають яскраво виражену осередкову структуру з' част1щ в^ього випадають на площах в декЛЛька десятк1в кЛломбт р1в. Дощ1. зв'язан1 з проходженням фронт!в та цикл£>н1в 01льш тривалЛ за часом та охоплюють територИ до дек1ль. кох сотен квадфатних к1лсметр1«1.

ВхЛдними матев1алами для досл!дження пол!я опадХц роботЛ послужили дан! спостережень плюв1о1?раф!в М$л давсько! воднобалансово! станцН (МВБС) по' 60 окремим дд щам за период з 1962 по 1984- роки, а також оператйан :1нформац1я Котовського р?.да.олокац1йндго комплексу л РЛК по 20 дощам за 1Э84 р!к. Рад!ол&катрр кожнии' -дощ пред

ставляе цифрокартами, що осерелнюють шар опад1в за 15-хвилИннйй Интервал часу по ком!ркам площею 2x2 кв.юл.

Досл!дженн.я статистично! структури пол! в докових опад!в проводилось на "основ! кореляц!йних функц!й. Оцхнка територ!ально! однор!дност1 просторових • кореляц!йних функц!й була проведена по ре;;омендац1ям Г.А.Алексеева.

В1льш!сть. псл!в опадав выявились неоднорхдними, не-зважаючи на .досйть .високу т!сноту зв'язку коеф!ц1ент1в парне! кореляц!£ !нтенсивностей дощу эй антервэл часу. в1д в1детаи1 м1яе постами. . Тому було використане• просторове згОтаджування .пол!в опад1в для того, щоб мати можлт<т!сть зартосувати оптималыу ¿нтерполяцхю.

Якщо позначити" через Xу к1льк1сть опад1в на _/ станцЦ, то:згладжена, к1льк!сть опадав розраховуеться по формул! з врахуванням N найОлижчих сташий:

: ^=-75--' ' Ц> ■

; ' УУ*,./ '

де $"4у-вагозий множник, я кий обчи^люеться по формул!:

де - в!дстань м!ж станц1ями з номерами к та ];СС-

коеф1ц1ент. виположе'ння. Були встановлен! оптицальн! . по-казники згладжування, при яких поля опад1В е одно-рхдними; для ДГ =15 хв. ~ & «500, для Д^ = 30 хв. - СС -1000, для Д/~ 1гол. - «-5000.

Виположен! !нтейсивност! дощ!в, записан! плюв!огра-фами 1 квантован! по р!зним !нтерьалам часу пор1вню-вались 3 рад1олокац1йнимй значенями опад!в. Рад1олоса-тор, осереднклочи опади, фактичновиконуе функц1ю вилола-ження. Цё >св!дчить на користь того, : що рад1олокзц1йн1 дан! з розрхзненням по плоаи 4 км* правом!рно викорксто-.вувати для розрахунгЛв ,¡р1ярограф1в дощовйх паводка на. ОасеЙнах в досл1джуваному район!. -

Злй'врполяийя опадав у вузли регулярно! с1тки проводилась методой вгрових функций, в чкому значение опад1в в кожной точиа водоэбору можна обчислити як .середне зважене в!д опад1в в пунктах вимхрювання. Двом1рна просторов? 1нтерполяц1я у випадку м1н1кально! кд.лькост! найближчих' трьох станцШ проводилась за дсломогою формули:.

J

2{х,у) = ^

(3)

де г(х,у) - обчислен1 значения. опад1в на водоз0ор1 в точц1 з координатами .X 1 у, 2(хпу1) - опади на 1-й станцИ з координатами та у1, в1дстань в1д точии

1нтерполяцл.! до 1-1 стати!, /0-рад1ус кореляцИ, Ш параметр рЗ.вняння ^.нтерполяцИ.

Була визначена величина показника Ш 1нтерполяц1йно1 формули (3) та перев1рена зб1жн1сть радз.олокац1йних даних з даними густо! с1тки плюв1огра^1в. Дослхдження залеж-ност1 коефа.ц1енту кореляц11 в1д величини Ш дозволило ре-комендувати Ш = 3 для розрахунк1в ваг1в формули (3), що ,дае найбХльшу зб1лсн1сть м1ж рад!олокац1йними та назёмнчми .даними. Коеф1ц1ент кореляцП зв'чзку коливався в1д 0.30-0.65(дощ1 конвективного походження) до 0.70-0.82 у/ дощ1в фронтального походження. Таким чином, метод вагових функций використовувався для побудови 1нтерполяц1йш!Х по-л1в опад1в, використовуючи матер1алиг стандартно! плюв1'о-метричНо! • Ытки.

В четвертой глав! описано иоделювання процесса форму-вання стрку за теплий пер1од року, так1 як витрати домового стоку на сумарне випаровування та 1нф1льтрац1ю воло-ги в грунт, зат{зимк! вологи рослиннХстю, пронеси аодо-

утворення та су.илово^о стоку, пронес руслового сгоку.

Вологоперенос в систем! "атмосфера-рослина- грун'?" роз-д1лений на дв1 основн! складов! частини: випаровування з грунту. 1 трансп1рац!я рослин та, перерсзпо^гл. &оъоги в ша'р! • грунту, ' Основу модел1 складае система р1внян»:

ХцЕх^ , ' (Ь) *

де ^, - прихована теплота пароутворення при темпе-

ратур! листя 1 грунту вл.дпов!дно; , 1нтен-

сивн1сть трансп!рац11 1 випг.ровування; К^, - рад1а-

дХйний баланс•роспинного покриву (РП) 1 поверх»! грунту (ПГ) в1дпов1дно, Н8 - турбулентн1 потоки тепла вз.д

РП 1 ПГ в атмосферу, О - поток тепла з грунт.

РХвнян'ня (4) 1 (5) е стац!онарними р!внянндми теплового балансу РП та ПГ в1дпов!дно.

В дальнл.йшому перетворюючи цю систему вадносно невл.-домих зм1нних (температури рослинного покриву, поверхности, грунту . д. • водного потенидалу листя) одержуемо систему кел1н1йних р!внянь, .вирхшуючи яку мсжна розрахувати величину трансп1рэцИ, вмпаровування, температури листя Л поверхн1 грунту.

Для розрахунку водного балансу грунту була побудована пЛдмодель водного режиму, яка грунтуеться на в!домому р1внянн1 воЛогопров1дност1:

с® _ д

Ф

де © - вологГсть грунту, !)(£>)', - залежн1сть ди-

фузивност1 Л коеф!ц1енту ф1льтрьц11 в1д вологостл., ¿УДУ,- Днтенсивн1сть змл.гоа вологост1 грунту за раху-нок пэпинання кореневою системою.

Залежнрстд. дифузивност1 га коефл.1иенту фДльтрзиП грунту вз.д вологост! задавались емп1ричними спЛввЛдно-шеннями:,' ' . •

. ; : да>=£)о(0-0,)1гг , . (3)

• ' к(&) = к0(е-&„8)р , о)

де ©л,й -максимальна г1гроскоп1чн1сть грунту; /)„, АГ0,

а, Р - емл!ричн1 параметри.

Вграт^т опэд!в на змочуванкя рослин визнзчались по формул!:

^ = ^(1-0.5^) , г 1С)

дг

-^(0,*) , (7)

де Kai величина опадав на piBHi метерролог1чноХ Оудки, LAI- :1ндекс листовоХ поверхн:1.

Оочислення величин схилового притоку проведено на основ! модел! кл.нематичноХ хвил!. Формула для розрахунку г1дрографу схилового стоку мае вигляд;

qckJ = \6.67^hckJ , (И)

yickJ : ; ' . '

де Kek-j ~ значения ; швидкостх, осередненох за час добз.гання tck j! hck j -1нтенсивн1сть ьодоутворення, осе-

реднена за передуючий j-uy момзнту часу добхгання; Yckj - швидк1сть схилового стоку. '

Методика розрахунку ггдрографу дощового паводку за-: пропонована в працях О.ГЛваненко та заснована на при-близному pimeHHi системи р1внянь водного .балансу для окремих д!лянок русел за интервал часу А/ з врахуванням _ сумарного Сокового притоку. Алгоритм для•оОчиелення орди-. нат паводку мае вигляд: .

J . ■ ■ "

Q»V (is)

Т\

де Qjj - витрати води через нижн1й Ьтвор i-го участку -в кхнц! j-vо i-нтервалу часу . At, Л^-загальний коеф1ц1ент

трансформацИ, Vjt л швидк1сть дор1гання. Осереднення

схилового притоку проводиться на основ1 його значень в ряд1 площадок, що знаходяться ла екв1дистантГ; *

И- -

1

(14)

'S

Тут ng - кЛльк1сть д!лянок, для яких на зьдан!й екв!дис-

тант1 визначалась'1нтенсивн1сть схилового притоку а /-ту

одиницю часу q\, ук - в1дстань по екв1дистант.1

в1д л1н'1Х одно1Ю...з водорозд1л1в до к-1 д!лянкч оиз' начення 1нтенейб'н'0са<1 схилового стоку.

Як видно i3 структури piBHAHb в модел1 формування руслового стоку використовуеться зм!нний по плоий во-дозбору головний фактор - схиловий приток, що в1дпов1.дае реальним умовам формування лотового стоку.

0станн1й параграф четвертого розд1лу присвячений розрйхункам стоку малих piK за м1ждощов1 пер1оди. Водо-носн!сть piK Зах1дного Причорномор'я в лл.тньо-ос1нн1й nepiofl визначаеться двома факторами: режимом пд.дземного живлення i паверхневим стоком дощових вод. Швидкий спад зливового стоку' переходить в низький -га духе довгий шлейф. крив1 спаду описан1 р1внянням. Буссл.неска у вигляд1, який залропонував е.Г.Попов:

Ä + Д, = (Q, - Я mm )е~а' + qmia , (IV ,

де Ятт "•м1н!мальн1 витрати, обумовлен! притоком глибин-них пз.дземних вод, ОС - "тала, що характери'..* е 1нтенсив-HiCTb виснаження сезонного запасу води в басейнг. Значения <7m[n i параметру OL залежать вгд площ! водозЗору.

а п'ятд-й unaai опксан1 результата застосування ма-теяатичноХ просторово! модел1 для розрахунку стоку р1чок ЗахЛдного Причорномор"'я за теплий перд.од року. Для вирЛшення uieS. задач!.. була роэроблена 1Нформац1йно-обчислювальна система (IOC), що грунтуеться на викори-сганн! метеоролог1чио1 1нформацИ, а також г!дролог1чних. i морфометричних даних водозбор1в. ЮС складена на основi комплексного . пд.дходу, коли водоутворення розглянуто еп!льно з процесами випаровування, TpaHcnipauil, перехо-плення вологи рослиннЛстю та руху вологи в грунт1.

В ход! розробки модел! були визначен1 стз.йк1 параметра для 1:ад1йного функд1онування блоку руху вологи в rpyHTi, Для цього використовувались екслериментальн! дан1 го штучному дощуванню за 1953-1954 роки. Зиачення пара-метр1в визначались за лопомогою оптим1зацИ, виходячи з крзщо! 3Öi«HOCTi Bi м1ряно! та обчислено! криво! 1нф1льт-pauii. Розрахован1 крив1 1нф1льтрац1У в ц1лсму мають за-довд.льну зб^жнасть з фактичними. Похибкм обчислень скла-лн б...20%.

По матер!злам МВВС за 1980-1986 роки були визначен! параметри дня блоку випаровування та блоку схилового i руелового стоку. Параметри блоку випаровування визначались для кожно! однорЛдно! д1лянки водозбору в зал^жцостч 31 д пйреважаючоХ рослинност1 i типу грунту методом сп

THMi3auiï виходячи з умови эб!жност1 м1ж оОчисленими та спостереженими проф!лями вологост! в р!з>них1 точках во-дозОору.

niÄöip параметр1в схилового та руслового стоку був проведений по дачим 123 паводкхв, спостережених на басё'й-нах CTpyMKiB Сагайдачного та. Вишневого МВБС.-' Як1сть niaOopy параметр1в покаэуе кри«ер3.й S/CT, який в 81% випадк1в не перевищив значения 0.8. Це по вЛдомим стандартам вхдносить методику розрахункд.в до - задов1льних. Ст1йк1еть параметр1в п!дтверджуеться багатьма переварками 'на незалежному матер1ал1. ' ,

ЮС розроблена в двох эар1антах, перший з яких доэво-ляе обчиешовати гд.дрограф стоку на ochobî наземно! плюв1ометрично£ хнформацИ, другий грунтуеться на. викори-станн! рад1олокац!йних матер1алав про опади. Спочатку бу<-ла проведена перев1рка адёкватност1 описания рад1олока-ц1йиих пол1в опад1в, яка складалася- з пор1вМян.(я статис-тичних характеристик- поля опад1в, одержаних для контрольно! територЗЛ за допомогою рад1олокацдйних та наземних BM.viiprasaHb. За контрольну територ1ю ппиймалась МВБС, де густота сл.т.ки плюв1ограф1в складае в середньому 1.3 плювЗ-ографа на 10 кв.км. Крив1 заСезпечёност!' опад1в, вим1рян1 наземним способом i з допомогою рад1олокатора добре узгоджуються один з одним. В1дношеннл середнього на njioiai шару опад!в, вим1ряного за допомогою рад1олокато-ра, до вл.дпов1дного значения, одержаного по даним наземной cîtkh для р!дних опадхз з. середньою. по площл.. iH-тенсивн1стю 1мм/год i бз.льше знаходиться у межах в1д 0.91 до 1.10, а коеф!ц1ент кореляш.! середн1х шарив опад!в по д1лянкам 4км2, одэржаних за допомогою рад1олокац.1йного 1 наземного cnccoöiB вим1рювань, складае 0.71.. .0.90. .'.

Вищесказане дозволяс эробити висновок про, задов1льцу точ.нл.сть вим1рювання опад1в. рад1слокатором i :можлив!сть ÏX використання для роэрахунк1в г1дрограф!в стоку. По во. дозбору стр. Сагайдачного МВБС були. проведен!' ро.зрахунки гадрограф1в дощових паводк1в по обох вариантах на ма-тер1алах за 1984р1к. В табл.1 сш.вставлен1 ,обчислен1 та фачтичк1 витрати на стр.Сагайдачному з використанням наземних i радголохацхйких даних. В таСл.1 Д^/^ - eiд-нс^шеня. масимальних .витрат розрахованих i фактиЧних»вира-жен<а в процента.:;. W / УУ0 - вл.дношення розр'ахованогО та

Таблиця 1.

Сп1вставлення обчислених та фактичных витрат на стр.Сагайдачному з використанням наземких 1 • рад1олокац1йних даних про опади.

№ Дата гавсдку По плювиографу ■ По радиолокатору

д 2/<20,% \VJWb Б1а Д0/0О,% К 5/ег

1 18.04.84 -9.67 0.84 0.68 24». 67 0.96 С. 60

2 27.04\84 6.14 0.79 0.76 16.04 1.28 0.67.

3 28.0'.84 -11.03 1.02' 1.23 15.08 1.21 1.11

4 14.05.84 24.57 1.07 0.63 29.91 1 34 0.68

5 22.05.84 ■ 3.21 0.96 0.59 12.00 1.37 0.53

С 8.06.84 • '• 8,6.3 1.12 0.69 1.66 1.48 0.70

7 25.06.84 14,06 1.19 0.61 7.01 1.83 0.7<г

• Таблиця' 2.

Пор1вняння обчислених по рад1олокац1йь- -м даним 1 спостережених гХдрографхв стоку на водозборах Захл.дного .Причорномор' я.

№ Макс. вит- 67 а

• Р1ка - пункт Р1 к рати, м3/с

& а

1. Р.Ялпух-Буджак 1-9.84 19.6 13.0 0.94 0. 62

2. Р.Ялпух-Вуджак 1985 2.08 2.02 0.92 0. 74

3. Р.Лунга-Чадир-Лунга 1984 ■ 2.37 2.20 0.98 0. 64

4. Р^Лунга-Чадир-Лунга 1985 1.81 1.59 0.93 0. 79

5. Р.В.Сал'ча-Муса!т 1984 1.43 1.26 0.81 1. 3?.

6, Р.Когильник-Котовськ 1984 10.3 9.07 0.89 0. 9;

7; Р.Когильник-КотбЕСьк 1985 11.6 11.4 1.12 0. 7 9

8. Р. Бот'на-Каушани 1984 9.43 7.42 0.72 0. 86

9. Р.Еотна-Каушани 1985 21.5 19.Ю 0.96 0. 53-

' ; Середне 0.92 0. 7 7

фактичного Об'ему паводку» Типовий гйдрограф одержаний по модел1 приведений на мал.. 1.

Сл1дуючим етапом оп'робуаання дано! модел1 Сули ррзр.^хунки г!дрограф1в стоку-за теплий лер1од року на ма-лих вюдозборах регз.сну, площа яких склалала в1д 179 до 1210 ка.км на сснов1 матер:.ал!в за 1984-1985 роки. В цях розра.чунках були використан! рад^олагац1 йн! дан1 про опади. На мал.2 показан:'- спостережений г1дрограф стоку тз одержаний на основ! опад1в, вим1ряних РЛК, а в таол.2

Мал.I. Вимхряний гидрограф паводку <2) ta обчислем по Дании

плюв10граф1вСЗ) i радиолокатору ÍI) на водоэбор! отр.Са-гайдачного Ыодцазсько! воднобаланссао! ciamuï 8.06.1984р.

О,«3/

25 50 4 . '

tíar.2. ВишрйниИ гхдрограф стоцу (I) эп теплий г.ерЬд 1965 року •ta г:дрограф,. обчислвний на ochubí радголокащйнот ¿вфор-наш! про опади,- (2), р.Когилъняк - п^Кбтовськ. , ' с

приведен! резул'ьтати сп!.вставлення фгктичних та розрахо-ваних г!дрограф1в стоку по !ншим водозборам.

Анал1з г.оказуе, що обчислен! г1дрографи стоку за ве-гзлаьийний пер1од в ц1лому_ ц1дпов1дають ходу фектичних. Параметр БI <Т для еести розрахованих г1дрограф!в склав 0.53.. .0.7 9, а для трьох - перевищив 0.8 (табл.2)..

• Дан1 розрахунки виконан! на основ! дуже обмеженоУ к1лькост! 1нформац11 1 можуть вважатися попереднхми. Але х вони дсзволяють зробити висновок, що застосування про-.сторово! модел1 з викорис^анням рад!олокац!йнс'£ !нфор-мац1Х в основ..ому прийнятне для обчислень г1дрограф!в на. маловивчених водозборах Зах1дного Причорномор'я. Йисиоаки

1. По географ1чному положению та юимп.ичинм умовам район Зах1дного Причорномор'я заноситься до юии э недо-статнзм зьоложенням, але 3 достатньо розвинутсаз зливовою д!яльн!стю. В рег!он1 спостер1гаеться глиОоке залягання 1'рунтових вод, ! як часл!док, переважас поверхневий п1дб!шений ст1к (зг1дно класиф!ка1^.£ А.М.Бефан!). Головн1 законом1рност! цього стоку Сули покладен! в основу прий-

•нятоУ модел1 схилового с^оку.

2, Основн! природн! фактори, як! впллвають на" форму-вання поверхневого стоку (к1льк!сть опад!в, крутхсть т.а м!крорельеф поверхн! схил1в, тип грунт!в, йсго воло-* г!сть, рослинний покрив та *1н,.) нерхвномхрио розлод1-ляються по плбщ! водозбор1в, Це зумонило використэння простороно! модел! форыування стоку для врах;,вання ди-намхки фактор!в стоку, "1чО в модел1 визначаються по часткови».. п!лянкам, на як! роэд!лена вся площа водозбору.

3.«На основ! досл!дження характеру зволоження та !:1ших процес!в, як! видСуьаються на р1чних басейна;: Эах1дного Причорномор'я вир1шена комплексна задача обчислення г1д-рограф> " р!чкового стоку эа теплу пору року. В робот! эперше розглянута модель, в як1й г!дрограф стоку поданий яй п!дцумок складного процесу транс^ормац!! водозбором опад!в в р1чний ст!к з ьоахуванням перерозподхлу вологи в грунт!, ¡СУ. випаррвуванням та ,трансп!рац!ею на протяз1 йСього вйгетацлйного дзр!оду року.

•■-4. Детально аосл1джена статистична структура лол!в рпадхв на основ! обройки матер1ал1а густоУ с!тки плю-й!огр^фЗв Молдавсько! водноСалансовог станц!'!, а таксик

даних Котовського рад1олокац1йного комплексу, Встановлена задов1льну л!н1йну залежн1сть м!ж к!пьк1стю. опад!в, заф1ксованих РЛК та опадом!рами, як1 розм1щен! в межах окремьх лхлпнок рад1олокац1йно! сгтки. Коеф1ц1ент коре-ллцИ для иде! залежност1 склав 0."73. ■

•5. Виявлено, що поля ->пад1в за коротк! д.нтервали часу, Наг1ть по даним ¿»усто! мереж1 плюв1ограф1в МВБС> маюТь неоднор^дний характер. Тому при роэрахунках стоку по мо-, дел! "опади-ст1к" дан! наземних вим1рювань опад1в потре-бують просторовог.о згладжування, або використанНя ди-станц1йних рад1олокац1йчих матер1ал!в. . ■ • .

6. Встановленх оптимальн1 параметри формули просторо-во! !нтерпоЛяц!1 опад1в, на основ! вл.дпов1дност1 рад!оло-кагийних та !нтерпольованих наземних даних.

7. В' якост1 модел1 вт^ат на ^Мльтраидю прийнято р1внякня вологопров!лиост1. В резуль1йт1 узагальнення широкого експериментального матер1алу по штучному дощуванню з з'астосуванням оптим1зац1йних процедур сдержан! ст1йк! згачення параметр1в модел! дифузивност! та коеф!ц!енту ф!льтрац11, як! визначаються по типу та характеру'обробки ■ грунту. . '

8. Блок випаровування та транспарац!! грунту'еться на ст.льному р!шенн1 р!внянь'теплового балансу падстилаючо! поверхн! та водного, балансу рослин. Застосування цього

■ блцку дозволяе розрахувати зм!ну проф!лю вологост! грунту в часовому розр!з! за весь ве.'етацхйний пер!од ,с!льсько-

1 господарських культур. Процес : ■з)рансп!рац!1 регулюеться 'параметром проникност! для вологи системи "грунт-кор!нь", як й п.гд!браний для р!зноман1тних культур,- а сипаровуван-ия. эалежить вл.д опору верхнього шару грунту переносу во-дяно! пари, що зглежить в!д типу грунту. ' , . !

9. Рсзрахунок г!дрографхв стоку ?а теплий пе'р!од року складався з обчислення г!дрографу паводку в пер!од випа-дання опад!в, а також по даним виснаження запас1в грунте-.

• зих вод в м!жпаводковий пер!од. Витрати стоку в.м!жпа-водковий пёр!од обчислювались по емлхричним зьлежностям.

*10. Модель с^илоаого та руслового, стоку базуеться на равняннях к!нематично! хвил!.' Параметр!! модел1 астановлю-вались по даним 123 паводк!в, заф!ксонаних ..на/ ведозборах МЗБС. 1х використання*в прлмоыу розрахуику по моделд показало достатки зб!жн!сть розрахованих г1,ирограф1в з

зим!ряними: в 81% випадк!в критер!й ,якост1 розрахунк1в S/ СГ вл.дносить реэультати розрахунк1в до задовА.лъних.

11. Модс-ль розрахунку г1дрограф1в за теплий пер1од .року "ула переварена на незалежному матер1ал1 стоку з 5 во-сюзбор1в зах!дного Причорномор'я з використанням parí олокац1йних пол1в спад1в. На иих водозборах були /точнснл, значения параметру русловоХ швидкост1 та одержа-1и залежн1сть його в!д площ1 водозбору. Критер1й яксст1 5-ти з 9-ти розрэхованих г!дрограф1в показав за-дов!льн1сгь обчислень по модел1.

12. Наведен! розрахунки показали прийнятн1ст„ просто-эовоХ модел! для обчислення г1дрограф1в р!чкового стоку ьд малих водозборах Зах!дного Причорно! эр'я по даним зпад!в эа теплий пер!од року.

По тем! дисертацдД опубл±ковано так! нукоаiроОоти.

1. Расчет параметров уравнения влтопроводности но данным опытного дождевания для территории Западного 1рИ^ерноморья. - дел. В..ИИМИ-М1Щ, № 903-гм89.

2. -Исследование структуры полей осадков за короткие штервалы.времени на территории МССР (на примере Молдав-:кой водно-балансовой станции) . - 1989, дел. ВНИИГМИ-МЦД, Р 904-гм89.

3. Применение упрощенной модели энергомассообмена ь :истеме "атмосфера-растение-почва" для расчета испарения ( влажности ючвы в районе Западного Причерноморья. -1989, деп. ВНИИГМИ-МЦД, № 945-гм89. (В сп1вавторств!).

4. Расчет полей осадков по данным Котовского радио-юкациснкого комплекса (МССР). - 1989, деп. ВНИИГМИ-МЦД, 1»947-гм89, (В сп!вавторсгв1).

5.Передчисленчя стоку малих piK Зах1дного Причор-юмор'я 'за м!жпаводков! пер1оди. - 1994, цеп. ДТНК 'крайни № 74б-Ук94. (В сп1вавторств1). \

ЛН0ТАЦ1Я

ДАУС МАРИЯ ЕВГеНИЕВНА ' •

Применение математической модели для расчета дождевого стока за теплый период на малых водосборах Западного Причерноморья.

Диссертация в виде.рукописи на соцскание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.07 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия"'. Одесский гидрометеорологический институт. Одесса, 1995.

В данной работе изложены результаты применения математической модели для расчета дождевых паводков на территории' Западного Причерноморья. Моделируются процессы распространения осадков по территории, тр&нспирации и испарения, изменения влажности почвы, склоновый и русловой сток. Предложен метод расчета гидрографа за теплил.период года стока на неизученных водосборах о использованием радиолокационных даннык об осадках.

DAUS MARIA EVGENIVNA

Mathematical Modal Application for Rainfall Flow Evaluation in the Warm Period On Svjail Basins of the Western Black Sea Coast.'

The manuscript is given, for 'the application ' to. academic degree of a candidate of geographical-" sciences on a speciality 11.00.0/ - hydrology, water . resources, hydrochemis try.. The Odessa Hytirometeorological" Institute. Odessa, 1995. .. ' ~ ' . / ■ • .'..'••■

Results of mathematical modelling for évaluation of the rainfall floods on the' territory 'of Western Black Sea coast are described in this study.- The precipitation, distribution, transpiration.'and evaporation,^ soil humi-aity changes, overl^ndrunoff and channel flow processes have been modelled. A method of the evaluation of runolf hydrograph un non-studied basins with usage of the precipitation data from tho radio-locating observations is proposed in this inanuscript.

. - • ' : ' - ■ é ■ Ключов1 слова:' моделювсння, - дощ^вий паводок, траке-пл-ргщхя, випаровування, волои.сть- грунту,. ¿нфальтрацая, с.".иловий ст!к. русловий cTiK, радиолокатор..;: