Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Пространственно-временные закономерности стока рек Бурятии в теплый период года

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временные закономерности стока рек Бурятии в теплый период года"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УН^В имени М.В.ЛОМОНОСОВ,

ГЕОГРАФИЧЕСКИМ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ГАРМАЕВ ЕНДОН ЖАМЬЯНОВИЧ

УДК 556.16:551.482.2(571.54)

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТОКА РЕК БУРЯТИИ В ТЕПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА

11.00.07 - Гидрология суши, водные ресурсы и гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

МОСКВА - 1995

Работа выполнена на кафедре гидрологии суши географического факультета Московского государственного университета имени

М.В.Ломоносова

Научный руководитель - доктор географических наук,

профессор А.В.Христофоров

Официальные оппоненты - доктор географических наук,

профессор В.А.Шелутко; кандидат географических наук, старший научный сотрудник В.И.Дмитрук

Ведущая организация - Бурятский геологический институт

СО РАН

Защита диссертации состоится 7 декабря 1995г. в 15£ачасов на заседании диссертационного совета Д-053.05.30 в Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП-3, Воробьевы горы, МГУ, географический факультет, 18 этаж, аудитория 18-01.

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

Автореферат разослан 1995 года.

Ученый секретарь диссертационного

Л..

гидрометеорологического совета в МГУ * •' ^ С = кандидат географических наук С.ФАлексеева

I.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Предлагаемая работа посвящена анализу пространственно-временной изменчивости характеристик стока рек Бурятии в теплый период года и разработке методик расчета этих характеристик при отсутствии и недостаточности материалов гидрометрических наблюдений. АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Специфика водного режима рек Бурятии создает значительные трудности с водообеспечением не только в зимний период, но и в отдельные интервалы теплого сезона. Высокие паводки почти ежегодно создают опасность для населения и хозяйственных объектов. С другой стороны, надежное гидрологическое обоснование проектов и мероприятий по защите от наводнений и использованию водных ресурсов затруднено низкой гидрологической изученностью территории. Все это делает особенно актуальной разработку методов расчета стока неизученных и слабоизученных рек. Исключительное разнообразие природных условий этой относительно небольшой горной страны делает недостаточно эффективным применение общих нормативных подходов к гидрологическим расчетам. Это вызывает необходимость разработки более совершенных региональных методик, учитывающих природные особенности рассматриваемой территории. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ. Наибольшее развитие теория расчетов речного стока при отсутствии или недостаточности данных наблюдений получила в нашей стране. Это обусловлено огромными масштабами гидротехнического и водохозяйственного строительства, производившимися, как правило, в условиях недостаточной гидрологической изученности. Основные достижения отражены в действующих СНиП 2.01.14-83 и теоретически обоснованы в трудах С.Н.Крицкого и М.Ф.Менкеля и в грудах ученых Государственного гидрологического института (ГГИ), в частности, в вышедшей в 1988г. под редакцией А.В.Рождественского монографии "Пространственно-временные колебания стока рек СССР". Современные достижения в этой области отражены в учебнике В.М.Евстигнеева "Речной сток и гидрологические расчеты" (1990г.). Методические основы статистического анализа, необходимые при разработке методик стока неизученных рек, изложены в монографии А.В.Христофорова "Надежность расчетов речного стока" (1993г.). По поводу исследуемого региона необходимо отметить, что вопросом пространственно-временного анализа речного стока и разработке региональных методов его расчета посвящено довольно много работ. Наряду с мсографиями из серии "Ресурсы поверхностных вод" (т. 16 и 17) необходимо отметить работы ученых ГГИ и ВОДГЕО, включая исследования минимального стока рек Забайкалья и, в частности, Бурятии

(З.И.Петерсен, 1968г.), годового стока (Вуглинский, 1972г.) и серию работ, посвященных зоне хозяйственного освоения БАМа, которые обобщены в монографии "Водные ресурсы рек зоны БАМ", вышедшей в 1977г. под редакцией А.И.Чеботарева и Б.М.Доброумова и "Практических рекомендациях по расчету гидрологических характеристик в зоне хозяйственного освоения БАМа" (1986г.). Большой вклад в решение рассматриваемой проблемы сделан на кафедре гидрологии суши МГУ, где под руководством В.М.Евстигнеева был разработан комплекс методик расчета стока неизученных рек Забайкалья. В 80-е годы под его руководством была разработана методика расчета годового стока рек Забайкалья, использующая данные метеорологических наблюдений (В.И.Дмитрук, 1985г.) и выполнен анализ минимального зимнего стока рек Бурятии (Б.Б.Шайбонов, 1993г.). Если последние две работы были основаны на всей имеющейся в настоящее время гидрометрической информации, то упомянутый выше комплекс более ранних методик был основан на данных наблюдений по 1972г. и, следовательно, нуждается в проверке и уточнении на основе данных наблюдений последних лет, так как за период после 1972 г. продолжительность наблюдений для многих речных створов увеличилась в 1.5-2 раза и более.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель работы состоит в разработке методик расчета характеристик стока теплого перида при отсутствии или недостаточности наблюдений на основе всей имеющейся гидрометрической информации. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ условий формирования стока и его распределения внутри теплого периода, т.е. с мая по сентябрь, когда за счет выпадения жидких осадков и частично снеготаяния формируется основная часть годового стока.

2. Статистический анализ многолетних колебаний годового, минимального летне-осеннего и максимального стока, проверка независимости и однородности рядов наблюдений и оценка распределения вероятностей.

3. Исследование пространственных закономерностей распределения параметров характеристик стока теплого периода по территории Бурятии, выявление ведущих географических факторов и построение расчетных карт.

4. Проверка разработанных ранее методик на основе данных гидрометрических наблюдений по 1988 г. и их уточнения.

ПРЕДМЕТ ЗАШИТЫ состоит в том, что разработан комплекс методик расчета годового, минимального летне-осеннего и максимального стока рек Бурятии, позволяющий существенно повысить точность определения расчетных гидрологических характеристик при отсутствии и недостаточности данных наблюдений.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ обусловлена следующими результатами.

1. Предложено районирование Бурятии по характеру распределения стока в течение теплого периода года. При этом впервые учтены особенности паводочного режима путем использования таких характеристик, как распределение вероятностей даты прохождения годового максимального стока и середины 30-дневного периода минимальной водности.

2. Впервые для территории Бурятии выявлены нарушения независимости и однородности рядов многолетних колебаний годового, максимального и минимального 30-дневного летне-осеннего стока, вызванные хозяйственной деятельностью (значительными заборами воды на орошение в 70-80-е годы) и экстремально высокими паводками 1983-1985 гг.

3. Обнаружена исключительно тесная корреляция между пространственными распределениями годового и минимального 30-дневного летне-осеннего стока рек Бурятии, вызванная спецификой их водного режима (обе характеристики обусловлены прежде всего водностью теплого периода и, в частности, числом значительных паводков).

4. В дополнение к полученным ранее редукционным формулам для расчета максимального стока предложен учет средней высоты водосбора как интегрального показателя условий его формирования и одного из ведущих факторов его пространственного распределения.

5. Впервые для территории Бурятии реализован подход к комплексному гидрологическому районированию путем суперпозиции (наложения) серии карт, на которых выделены районы с однородными физико-географическими условиями, типом питания рек, характером внутригодового распределения стока, синхронностью колебаний стока и едиными расчетными значениями его параметров.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ состоит в том, что предлагаемый комплекс методик позволяет существенно повысить точность определения расчетных характеристик стока для решения задач водоснабжения, защиты от наводнений и строительства речных гидротехнических сооружений в условиях недостаточной гидрологической изученности территории Бурятии. Для использования метода прямой гидрологической аналогии выделены районы синхронных многолетних колебаний стока с коэффициентом пространственной корреляции не ниже 0.75, в пределах которых следует подбирать реки-аналоги для приведения рядов наблюдений к многолетнему периоду. Предлагаемая схема расчета годового стока более чем в два раза точнее существовавших ранее методик, основанных на использовании данных гидрометрических наблюдений. Она уступает по своим возможностям методике В.М.Евстигнеева и В.И.Дмитрука, использ} ющей данные по осадкам и испарению, но может

успешно применяться в районах с недостаточной сетью репрезентативных метеорологических наблюдений. Предлагаемая методика расчета минимального стока, необходимая для решения задач водоснабжения в летне-осенний период, является в 2.5 раза точнее, чем применявшиеся до настоящего времени. В связи с остро стоящей перед Бурятией проблемой защиты от наводнений особенно важной в практическом отношении представляется методика расчета максимальных расходов воды. Ее точность более чем в три раза превышает возможности, рекомендуемой в СНиП 2.01.14-83 методики ГГИ и в два раза - методики, разработанной в 80-е годы на кафедре гидрологии суши МГУ. Часть результатов предлагаемого исследования, касающихся пространственно-временной изменчивости характеристик внутригодового распределения стока рек Бурятии, была использована при составлении научного отчета кафедры гидрологии суши МГУ по теме "Исследование речного стока зоны БАМ в целях расчета его экстремальных значений и оценка водных ресурсов'Ч 1991 )■

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований докладывались на научной студенческой конференции географического факультета МГУ (Москва.1991 г.) и на научном семинаре кафедры гидрологии суши МГУ (Москва, 1995г.). По теме диссертации опубликовано две статьи и две статьи находятся в печати.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложения. Работа изложена на 93 страницах машинописного текста, включает 46 рисунков и 15 таблиц. Список использованной литературы включает 90 работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении рассмотрены актуальность работы, состояние изученности решаемой проблемы, изложены цели и задачи исследования, научная новизна работы.

Глава 1. Физико-географические условия территории Бурятии.

В первой главе приведена краткая характеристика условий формирования стока рек Бурятии, при этом главный акцент делается на факторы пространственно-временной изменчивости стока теплого периода года - с мая по сентябрь. Исследуемый район представляют реки бассейна оз.Байкал (включая верховья рек Чикоя и Хилка, которые принадлежат Читинской области), также р.Витим со своими левобережными притоками, относящимися к территории Бурятии (бассейн р.Лены). Реки Предбайкальской части Бурятии (бассейн р.Ангары) в данной работе не рассматривались в связи с резко отличающимися физико-географическими условиями формирования стока.

Бурятия является преимущественно горной страной с высотами от 500 до 2500м над уровнем моря (в среднем 1300м). Клима г резко континентальный с продолжительной морозной зимой. Теплый период года с относительно устойчивыми положительными температурами в среднем длится с середины апреля по середину октября. Годовая сумма осадков варьирует от 250 до 1000 мм и в среднем составляет 525мм. Снежный покров незначительный (10-30см) за исключением наиболее северных бассейнов р.Верхняя Ангара и р.Муя, где он в среднем достигает 40 -60 см. Основная часть осадков (80-90%) выпадает в виде дождя в теплый период года, причем наиболее дождливыми являются июль и август. Большая часть территории - от 50-70% на юге до 95% на севере- покрыта тайгой (лиственница, ель, кедр, пихта). Впадины и межгорные котловины представлены степными ландшафтами. Широко распространена многолетняя мерзлота, которая наряду с сильной расчлененностью местности способствует быстрому формированию паводков с небольшими (особенно в начале теплого периода) потерями на инфильтрацию.

В соответствии с "Атласом Забайкалья", выпущенном в 1967г. под редакцией В.Б.Сочавы, на территории Бурятии выделяют 7 физико-географических провинций. Это комплексное физико-географическое районирование было сравнено с результатами исследований пространственного распределения характеристик стока, выполненными в последующих главах. Следует указать на карту типов питания; карту районов с единым типом распределения стока в теплый период года; карты районов с синхронными колебаниями годового, максимального и минимального 30-дневного летне-осеннего стока; расчетные карты, описывающие пространственное распределение коэффициента вариации и нормы модуля годового, максимального и минимального 30-дневного летне-осеннего стока; карту пространственного распределения отношения коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации максимального стока. Если все эти карты наложить одна на другую, то выделяются 8 однородных территорий -" просветы", по которым не проходит ни одна из границ. Подобный прием применяется в физической географии дня выделения однородных во всех отношениях ядер, последующее расширение которых приводит к районированию территории. Однородные по всем характеристикам стока теплого периода ядра оказались строго в центре каждой из провинций. Это дает надежное количественное подтверждение комплексному физико-географическому районированию, блестяще демонстрирует связь стока воды с другими природными факторами и открывает перспективы для дальнейшего совершенствования расчетов

стока рек Бурятии на основе комплексного гидрологического районирования ее территории.

Глава 2. Водный режим рек Бурятии.

В целях выполнения поставленной задачи были использованы данные гидрометрических наблюдений по 53 пунктам с площадями водосборов в среднем от 500 до 5000 км^. Для рек бассейна оз.Байкал использовались данные гидрометрических наблюдений по 1987 г., а для рек бассейна р.Лены - по 1988г. Средняя продолжительность рядов наблюдений .. составляет 33 года. - , .

По характеру водного режима реки Бурятии относятся к типу рек с половодьем и паводками. В целом для рек данного региона характерна глубокая и продолжителная зимняя межень; относительно невысокое весеннее или весенне-летнее половодье (за исключением р.Верхняя Ангара, где весеннее половодье составляет основную фазу водного режима); серия дождевых паводков в течение летне-осеннего периода, в отдельные годы прерываемаямеженыо. Основная часть стока воды рек проходит в теплую часть года с мая по сентябрь. По соотношению основных источников питания для Бурятии выделяются реки с резко выраженным преобладанием дождевого стока; с преобладанием дождевого стока; с примерно равным участием стока дождевых и талых вод; и с преобладанием стока талых вод. Паводочный сезон обычно наступает уже в начале лета, на спаде половодья или сразу же после его окончания, а затем с небольшими перерывами продолжается почти в течение всего летне-осеннего периода с июня по сентябрь. Специфика паводочного режима стока состоит в случайном изменении от года к году числа паводочных пиков, дат их прохождения, размеров н формы отдельных паводков. Это придает своеобразную вероятностную природу расчетным характеристикам стока. Реки ■ рассматриваемой территории, вследствие часто образующихся дождевых паводков, имеют гребенчатые, пилообразной формы гидрографы стока. Число значительных паводочных пиков в большой степени определяют характеристики стока и его внутригодового распределения. В частности, для р.Уды в створе п.Хоринск коэффициенты корреляции между числом паводков к с максимальным расходом воды более ЮмЗ/с и среднегодовым расходом <3Ср, максимальным годовым расходом С?макс и минимальным 30-дневным летне-осенним расходом <3М11н составляют : г(к,<3Ср)=0.88, г(к,С>макс)=0.61 и г(к,С>мин)=0.66. При анализе распределения стока рек Бурятии в течение теплого периода года использовалась стохастическая модель гидрографа рек с паводочным режимом стока, разработанная на кафедре гидрологии суши МГУ под руководством А.В.Христофорова. Основными параметрами модели являются число к и даты прохождения

значительных локальных максимумов стока в течение теплого периода Анализ этих параметров показал, что среднее число пиков для всей рассматриваемой территории составляет к =9-10, а изменчивость их числа от года к году и последовательность их прохождения в течение каждого года соответствует модели процесса Пуассона. Особенности режима стока рек Бурятии сильно затрудняют использование таких характеристик, как типовой гидрограф (формы гидрографов для каждого створа исключительно разнообразны) и осредненное распределение стока по месяцам, которое выравнивается вследствие варьирования сроков прохождения пиков паводков. В связи с этим предлагается использование других характеристик. Первая характеристика-распределение даты прохождения максимального за год расхода воды (макс. Для каждого створа за кавдый год наблюдений определялось значение Iмакс и по полученному ряду сгроилась гистограмма распределения 1макс в пределах теплого периода. Другой характеристикой, отвечающей специфике решаемой задачи расчета минимального стока теплого периода, является 1мин-середина 30-дневного периода с минимальным стоком. Здесь гистограммы строились аналогичным образом. Сравнение гистограмм обеих характеристик показывает, что распределение даты 1ми„ имеет обратный характер к распределению 1макс. Анализ полученных гистограмм 'макс 11 1мин с учетом типов питания рек позволил предложить районирование Бурятии по характеру распределения стока в теплый период года. На исследуемой территории выделены 6 районов с едиными сроками прохождения максимальных годовых расходов воды Qмaкc■ Продолжительности периодов прохождения Qмaкc " ^ районам различаются на 15-20 дней и имеют тенденцию к увеличению в направлении, с севера на юг. Выделенные районы хорошо согласуются с физико-географическим районированием Бурятии, рассмотренным в предыдущей главе. Это обстоятельство было учтено при выделении однородных в гидрологическом отношении районов, учитываемых - при анализе пространственного распределения характеристик стока.

ГлаваЗ. Анализ многолетних колебаний характеристик стока рек Бурятии.

Используемые данные многолетних гидрометрических наблюдений были подвергнуты стандартной статистической обработке, применяемой при анализе пространственно-временной изменчивости гидрологических рядов. Анализировались ряды значений следующих характеристик: среднего за год расхода воды макси^тльного за год расхода воды (Змакс и минимального 30- дневного летне-осеннего расхода воды <3Мцц . Для оценки возможных изменений в природе многолетних колебаний

характеристик стока была выполнена оценка статистической однородности рядов : с помощью критерии Стьюдента и Фишера сравнивались оценки среднего и дисперсии , полуденные по данным до и после 1972 года. Разбиение рядов наблюдений на две части 1972 годом объясняется тем, что одной из целей настоящего исследования является уточнение методик расчёта стока неизученных рек Бурятии , разработанных ранее на кафедре гидрологии суши МГУ на основе данных наблюдений по 1972 год. Отсутствие цикличности, т.е. достоверной корреляции между членами каждого ряда, проверялось с помощью критерия Андерсона, который основан на оценке коэффициента корреляции между стоком смежных лет. Проверка показала, что практически все ряды можно считать статистически однородными и независимыми. Это подтверждает подход к описанию многолетних колебаний стока рек ,Бурятии, положенный в основу разработанных ранее методик. Исключение составили несколько рядов. Катастрофические дождевые паводки 1983-1985 гг., охватившие весь юг Дальнего Востока СССР, затронули и юго - восток Бурятии. По этой причине ряды годового, минимального и максимального стока некоторых рек оказались неоднородными-повторяемость исключительно высоких значений 1983 и 1984 гг. не соответствует продолжительности имеющихся наблюдений. Неоднородность данных по водосборам р.Уда-п.Хоринск и р.Кудун-п.Хоринск имеет, по всей видимости, антропогенное происхождение. Данные водосборы представляют наиболее освоенные в сельскохозяйственном отношении территории Бурятии, где в течение 60-70-х гг. происходил рост площадей орошаемых земель и летних водозаборов. Это привело к тому, что на графиках многолетних колебаний стока чётко проявляется линейный убывающий тренд, прерываемый исключительным многоводьем 1983-1985гг. Для всех остальных пунктов были рассчитаны оценки параметров распределения вероятностей 0,СУ и Св/Су и методом "обеспеченности обеспеченностей" подтверждена применимость грёхпараметрического гамма-распределения для расчёта расходов редкой повторяемости.

Анализ вычисленных для каждой из трёх характеристик стока матриц коэффициентов пространственной скоррелированности рядов позволил при гПрОСТ>0.75 выделить на территории Бурятии 6 районов синхронного стока. Размеры этих районов для максимального стока наименьшие, для годового-наибольшие. Выделение районов синхронного стока облегчает поиск реки-аналога при расчете стока рек с короткими рядами наблюдений. Одновременно районы синхронного многолетнего колебания стока выделяют однородные в климатическом отношении области, в пределах которык водность отдельного года определяется единой синоптической

ситуацией. Расположение районов синхронного стока приурочено к центрам физико-географических провинций, выделяемых на карте комплексного физико-географического районирования Бурятии в "Атласе Забайкалья ".

Глава 4. Пространственное распределение и расчет годового и минимального стока.

На рубеже 70-х и 80-х годов наиболее надежной была методика расчёта годового стока неизученных рек Забайкалья (включая исследуемую территорию Бурятии), разработанная на кафедре гидрологии суши МГУ под руководством В.М. Евстигнеева и использующая данные гидрометрических наблюдений по 1972г. Проверка подтвердила правомочность подхода, применяемого в этой методике, и показала, что она позволяет определить Cv годового стока со средней ошибкой 26 % и норму модуля <) ср с ошибкой 37%. Использование в данной работе большего числа пунктов с более продолжительными рядами наблюдений, методов статистического анализа пространственно-временной изменчивости речного стока, предложенных A.B. Христофоровым , и более тщательный учёт физико-географических условий Бурятии позволили получить 6 районов с едиными расчётными значениями Cv , погрешность которой составляет 13.3% (рис.1). Районирование Cv отражает тенденцию увеличения относительной изменчивости годового стока с северо-запада на юго-восток. Для расчёта нормы модуля годового стока предлагается эмпирическая формула

Чср = Чср(1300) + 0.016(Н- 1300), (1)

где h - средняя высота водосбора, которая является интегральным показателем условий формирования речного стока горных территорий, включая количество осадков, уклоны местности и т.д. Норма модуля Чср(1300)> приведённая к единой, средней для рассматриваемых водосборов, высоте h=1300 м, определяется гто карте (рис. 2),на которой выделяются 7 районов с едиными ее расчётными значениями. Предложенная карта в сочетании с формулой (1) позволяет определить норму годового стока неизученных рек со средней ошибкой 12.5% .Предлагаемая методика расчёта годового стока была проверена также на независимом материале -по 8 гидрометрическим пунктам , данные которых не использовались при построении методики. При этом ошибки составили: £(CV)=I3.5%, C(q)=14.4%. Таким образом , точность расчёта годового стока рек Бурятии повышается в два раза по сравнению с рассмотренной методикой.

В силу специфики паводочного режима рек Бурятии средний за год расход воды QCp и минимальный 30-дневный летне-осенний расход QMMn

Pec. 1. Картосхема распределения коэффициента вариада годового стока.

Рис. 2. Картосхема распределения параметра годового стока.

-За-

являются близкими по своей природе характеристиками, так как зависят прежде всего от водности тёплого периода данного года. Результатом этого является обнаруженная высокая корреляция между рядами многолетних колебаний <2Ср и <2МИН Для каждого пункта - в среднем г((Змин,<2Ср)=0.75-0.80. Вследствие этого характер распределения параметров годового и минимального летне-осеннего стока по рассматриваемой территории носят исключительно близкий характер. Коэффициент корреляции между полученными для различи ых пунктов значений ¡[мин и ¡}Ср_ равен 0.95, а между значениями СУМИН и СУСр он равен 0.93. Исходя из этого, схема анализа пространственного распределения минимального 30-дневного л^гне-осеннего стока рек Бурятии в точности повторяет анализ годового стока и даёт сходные результаты. Для описания многолетних колебаний минимального стока правомочно использование трехпараметрического гамма-распределения с единым для всей рассматриваемой территории соотношением С5/Су=3, что подтверждает вывод предшествующих исследователей Забайкалья. Расчётная жарта коэффициентов вариации минимального стока практически повторяет карту коэффициентов вариации годового, но с более высокими расчётными значениями (в среднем на 0.15-0.20). Норму модуля минимального стока предлагается рассчитывать по формуле '

Чмин=5мин(1300)+0-02 (К-1300). (2)

Норма модуля минимального стока Чмин(1300)< приведённая к высоте 1300 м, определяется картой с едиными расчётными значениями.

К настоящему моменту наиболее совершенной для определения минимального 30-дневного летне-осеннего стока неизученных рек Забайкалья , включая исследуемую территорию Бурятии, была методика, разработанная на кафедре гидрологии суши МГУ. В частности, эта методика оказалась в два раза точнее методики СНиП 2.01.14-83 и в полтора раза точнее разработанной ранее методики З.И.Петерсен (1968 г.). Рассматриваемая методика, как и в случае годового стока, использовала данные гидрометрических наблюдений по 1972г. В связи с этим представляет интерес проверить эту методику на основе всей используемой гидрометрической информации по 1988г. Средние относительные погрешности составили : Е(СУ)=29% для коэффициента вариации, Б(цмин)=38% для нормы модуля и Е(с)¡зоУо)=41% для модуля 80%-ной обеспеченности. Предлагаемая в настоящей работе методика даёт более высокую точность: £(СУ)=14% для коэффициента вариации, е(с[мин)=15% для нормы модуля и £(Ч80%)= для модуля 80%-ной обеспеченности. Таким образом, использование более продолжительных рядов наблюдений в сочетании с тщательным учётом географических закономерностей

пространственного распределения позволило повысить точность расчёта минимального летне-осеннего стока неизученных рек Бурятии более чем в два раза.

Глава 5. Пространственное распределение и расчет максимального стока.

При разработке методики расчета максимальных расходов воды неизученных рек Бурятии был использован полученный ранее в работе Э.И.Гаррисона и В.М.Евстигнеева вывод о допустимости единого подхода к описанию распределения максимального стока по территории Забайкалья вне зависимости от его генезиса. Рекомендуемая СНиП 2.01.14-83 редукционная формула расчета максимальных расходов воды заданной вероятности превышения, вследствие своей универсальности, не может учитывать всю специфику исследуемого региона. Проверка формулы ГГИ показала, что модуль стока 1%-ной обеспеченности рек Бурятии рассчитывается с относительной ошибкой S(q]%)=108%. Более совершенной на рубеже 70-80-х гг. была региональная методика, разработанная Э.И.Гаррисоном, В.М.Евстигнеевым и А.В.Христофоровым, которая основывается на использовании трехпараметрического гамма-распределения, карты Cs/Cv, карты Cv и карты параметра эмпирической формулы, отражающей убывание нормы модуля максимального стока с увеличением площади водосбора. В этой методике использовались данные гидрометрических наблюдений по 1972 год, и ее проверка на основе данных наблюдений по 1988 год дала ошибку s(qi%)=75%. Результаты анализа пространственно-временной изменчивости годовых максимумов стока в целом подтвердили основные положения этой методики и позволили ее уточнить. Получена карта распределения Cs/Cv, на которой выделено 5 районов с различными значениями Cs/Cv . Расчетная карга параметра Cv максимального стока представлена на рис.3, где выделены районы с его едиными расчетными значениями. При исследовании пространственного распределения нормы модуля максимального стока была учтена ее зависимость не только от площади водосбора, но и от средней высоты водосбора h, как интегрального показателя всего комплекса процессов формирования стока. В целом для Бурятии коэффициент множественной корреляции между нормой модуля q и характеристиками !п/\ и h равен 0.8. Предлагаемая расчетная формула имеет вид:

q=q0-60/«^] + 0.3(h-I300). (3)

Величина q()представляет географический параметр (норма модуля

максимального стока, приведенного к площади 1000км- и средней дтя рассматриваемых водосборов высоте 1300м) и определяется по карте на

Рис. 3. Картосхема распределения коэффициента вариации максазльного стока.

рис.4, на которой выделены 6 однородных районов. Проверка методики с использованием независимого материала, т.е. данных, не использовавшихся при ее составлении, показала, что средняя относительная погрешность расчета коэффициента вариации максимального стока неизученных рек равна б(Су)=14%, погрешность расчета нормы модуля равна £(с[)=33%, погрешность расчета расходов воды обеспеченностью 1% равна 8(<3|%)=33%. Таким образом, предлагаемая методика расчета нормы модуля максимального стока неизученных рек Бурятии значительно уточняет существующие в данный момент методики. Причины уточнения заключаются в использовании большего числа пунктов с более продолжительными рядами наблюдений (в 1.5-2.0 раза), в учете влияния высоты водосбора на норму модуля максимального стока, в большей ориентации на физико-географические условия при проведении границ относительно однородных районов.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы.

1. Для территории Бурятии выполнен анализ условий формирования речного стока и его пространственно-временной изменчивости. Разработан комплекс методик расчета годового, минимального летне-осеннего и максимального стока неизученных рек, позволяющий существенно повысить точность определения расчетных гидрологических характеристик.

2. Предложено районирование Бурятии по характеру распределения стока в течение теплого периода года, учитывающее физико-географические условия и тип питания рек, распределение стока по месяцам, вероятностное распределение даты прохождения максимального за год расхода воды и середины 30-дневного .периода с минимальным летне-осенним стоком.

3. На основе статистической обработки данных гидрометрических наблюдений по 1988 г. показано, что для подавляющего большинства рек Бурятии многолетние колебания речного стока удовлетворяют условиям однородности и независимости. Выполнен анализ нарушений этих условий, имевших место для некоторых водосборов в связи с экстремально высокими паводками 1983- 1985гг. и хозйственной деятельностью. Получены уточненные оценки параметров распределения вероятностей годового, минимального и максимального стока. Выделены однородные в климатическом отношении районы синхронных колебаний речного стока.

4. На основе практически всех имеющихся в настоящее время данных гидрометрических наблюдений сделана проверка методик расчета стока неизученных рек, разработанных для данного региона ранее на кафедре

- 1-8 -

<€1,,

ММШТМ 1 -5000 ООО

Рис .4. Картосхема распределения параметра (|0

максимального стока.

гидрологии суши МГУ. Подтверждены основные выводы и сделаны необходимые уточнения.

5. Обнаружена и обоснована тесная связь между пространственными распределениями годового и минимального 30-дневного летне-осеннего стока, позволившая предложить единый подход к расчету параметров обеих характеристик.

6. Выявлена роль средней высоты водосбора, как одного из ведущих факторов пространственного распределения максимального стока, учет которого позволил предложить методику расчета, более чем в два раза превышающую по точности существующие.

7. Совместный анализ физико-географических условий, питания рек, внутригодового распределения стока, районов синхронных многолетних колебаний годового, минимального и максимального стока, и всех полученных в процессе исследования расчетных карт, позволил выделить ядра однородных в гидрологическом отношении районов, задающих основу для комплексного гидрологического районирования территории Бурятии.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих статьях:

ЬГармаевЕ.Ж., КарачурннА.В., КозловскаяЮ.Г., ХристофоровА.В. Статистический анализ водного режима рек Бурятии,- Деп. ВИНИТИ N 90 от 12.01.95.

2.ГармаевЕ.Ж., ХристофоровА.В. Расчеты стока рек Бурятии в теплый период года. - Деп. ВИНИТИ N 2693 от 06.10.95.