Расчеты речного стока в неоднородных и нестационарных условиях

Лобанов, Владимир Алексеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Расчеты речного стока в неоднородных и нестационарных условиях
ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Расчеты речного стока в неоднородных и нестационарных условиях"

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЛОБАНОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ

РАСЧЕТЫ РЕЧНОГО СТОКА В НЕОДНОРОДНЫХ И НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ

Специальность: 11.00.07 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1998

Работа выполнена в Государственном гидрологическом институте.

Научный консультант: действительный член Академии Водохозяйственных наук, член-корреспондент Петровской академии наук и искусств, доктор технических наук, профессор А.В.Рождественский

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук А.Е.Асарин

доктор географических наук,

профессор В.А.Шелутко

доктор физико-математических

наук, профессор В.Г.Вагер

Ведущая организация Московский государственный

университет

Защита состоится " /¡^ " ноября 1998г. в {5 часов на заседании Специализированного совета Д063.19.01 при Российском Государственном гидрометеорологическом университете по адресу:

195196, г.Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98, РГГМУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГГМУ. Автореферат разослан " " октября 1998г.

Ученый секретарь Специализированного совета

с:

д.г.н. проф. А.М. Догановский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Состояние проблемы.

Двадцатое столетие и особенно вторая его половина характеризуется возрастающим воздействием человека на окружающую среду. В гидрологии наглядным примером подобного воздействия является влияние хозяйственной деятельности на водосборах и в руслах рек, а также современное антропогенное изменение климата, что приводит к нарушению естественного характера гидрологических процессов.

Основное методологическое противоречие существующих методов гидрологических расчетов состоит в несоответствии представления временных рядов гидрологических характеристик в виде стационарного процесса, означающего постоянство во времени его основных параметров (среднее значение, вариация, автокорреляция и т.д.), в то время как имеет место внешнее изменяющееся воздействие антропогенных факторов. В результате антропогенное воздействие приводит к неоднородности рядов гидрологических характеристик, которые помимо естественных колебаний уже включают или могут включать и антропогеные составляющие стока, и к их нестационарности, т.к. антропогенные составляющие, как правило, изменяются во времени.

В связи с этим, необходимо было разработать как новую методологию гидрологических расчетов в неоднородных и нестационарных условиях, так и более детальные модели описания структуры естественных многолетних колебаний, которые позволили бы рассмотреть природные процессы с той же степенью детализации, что и влияющие на них изменяющиеся антропогенные факторы. Именно таким целям более детального описания в основном естественных процессов в метеорологии и климатологии посвящена, например, новая международная климатическая программа СШУАБ. (1995).

Предполагается, что новая создаваемая методология гидрологических расчетов в современных условиях должна учитывать следующие три основные особенности:

неоднородность временных рядов, обусловленную как влиянием антропогенных факторов, так и естественными составляющими стока разных временных масштабов;

- свойства циклических колебаний естественных составляющих стока разных временных масштабов;

- нестационарность рядов гидрологических характеристик и их параметров, связанную с возможной нестационарностью как влияющих антропогенных факторов, так и естественных составляющих стока разных временных масштабов.

Цель работы.

Основной целью настоящей работы является разработка общей методологии и методов гидрологических расчетов в неоднородных и нестационарных природных условиях.

Отдельно по основным направлениям исследований целями работы являются:

• разработка новых методов восстановления многолетних рядов гидрологических характеристик при недостаточности и отсутствии гидрометрической информации и оценка эффективности восстановления;

• разработка методов определения однородных составляющих стока, обусловленных как влиянием антропогенных факторов, так и естественными колебаниями разных временных масштабов и количественная оценка этих составляющих в многолетних рядах гидрологических характеристик;

• исследование структуры временных рядов для каждой однородной составляющей стока как на

внутригодовом, так и межгодовом интервалах времени;

• построение моделей гидрологических полей, учитывающих межгодовые и внутригодовые колебания стока и исследование параметров моделей в зависимости от времени и факторов;

• разработка методов экстраполяции рядов гидрологических характеристик и параметров пространственных моделей во времени и оценка эффективности экстраполяции;

• разработка методов гидрологических расчетов в неоднородных и нестационарных условиях для различных гидрологических характеристик и определение погрешностей расчетов;

о использование характеристик цикличности внут-ригодовых и межгодовых колебаний для расчетов годового, максимального, минимального стока и внутригодового распределения стока.

Основные Защищаемые положения диссертационной работы:

- общая модель многолетних колебаний стока в неоднородных и нестационарных условях;

- общая методология гидрологических расчетов в изменяющихся условиях, основанная на выявлении однородных антропогенных и естественных составляющих разных временных масштабов, оценке их закономерностей во времени, экстраполяции каждой составляющей на период эксплуатации сооружений в зависимости от установленных закономерностей и объединении экстраполированных величин в одно расчетное значение;

- концепция представления неоднородной величины годового стока в виде суммы сезонных составляющих и применение этой концепции для восстановления многолетних рядов стока по однородным комплексам стокоформирующих факторов в каждом сезоне;

- применение балансового принципа и системы методов в зависимости от имеющейся информации для разделения неоднородных колебаний стока на однородные составляющие, обусловленные как антропогенными факторами, так и естественными колебаниями стока разных временных масштабов;

- применение концепции циклических колебаний разных временных масштабов и новых информативных характеристик циклов как для детального описания рядов стока в естественных условиях, так и для расчетов стока;

- методология совместного моделирования внутри-годовых и межгодовых колебаний стока и применение общей модели колебаний для расчетов внутри-годового распределения стока;

- методология моделирования полей гидрологических характеристик, одновременно учитывающая как внутригодовые, так и межгодовые пространственно-временные колебания;

- методология сверхдолгосрочного прогнозирования гидрологических характеристик, основанная на концепции циклических колебаний разных временных масштабов;

- определение гидрологических расчетов как частного случая сверхдолгосрочного прогноза и применение методологии прогнозирования для экстраполяции распределений и установления проектных обеспеченностей.

Научная новизна

В диссертационной работе впервые получены следующие основные результаты:

• разработана общая модель многолетних колебаний и схема гидрологических расчетов в неоднородных и нестационарных условиях;

дений и осуществлена оценка ее эффективности для водосборов европейской территории России;

• разработаны эмпирико-статистические методы определения однородных составляющих разных временных масштабов в рядах естественного стока как на межгодовом, так и на внутригодо-вом интервалах времени и осуществлена оценка вкладов составляющих разных временных масштабов в общий процесс естественных колебаний, исследованы закономерности циклических характеристик каждой составляющей во времени для наиболее продолжительных рядов стока и стоко-формирующих факторов;

• разработан метод моделирования полей гидрологических характеристик, учитывающий внутриго-довые и межгодовые колебания стока, и проведено исследование параметров моделей как во времени, так и в зависимости от факторов;

• разработана методика сверхдолгосрочного прогнозирования гидрологических характеристик на основе концепции циклических колебаний разных временных масштабов и осуществлена оценка эффективности прогнозирования на примерах рядов стока и факторов;

• разработана и апробирована на примерах методика расчета различных гидрологических характеристик в условиях влияния хозяйственной деятельности и современных изменений климата;

• разработана и апробирована на примерах методика гидрологических расчетов разных видов стока учитывающая характеристики циклов естественных колебаний разных временных масштабов ;

» разработана методика расчета внутригодового распределения стока на основе общей модели, учитывающей как внутригодовые, так и межгодовые колебания.

Результаты, полученные в диссертационной работе, по мнению автора достоверны и достаточно обоснованы, т.к.:

- они получены по многолетним рядам гидрологических характеристик и их факторов продолжительностью 100-200 лет в различных климатических и орографических условиях, а также по па-леореконструкциям продолжительностью в несколько тысячелетий;

- оценка эффективности полученных результатов проверялась на независимом от расчетов материале наблюдений;

- эффективность новых методов, используемых для получения результатов, оценивалась с помощью статистического и имитационного моделирования при априори известных видах моделей, близких к реальным свойствам гидрологических процессов.

Практическая значимость

Практическая значимость полученных результатов заключается в том, что они являются теоретической и методической основой решения важной народохозяйственной задачи по выполнению гидрологических расчетов в изменяющихся природных условиях, под которыми понимается как возрастающее влияние антропогенных факторов, так и учет циклических свойств естественных составляющих многолетних колебаний стока разных временных масштабов.

Внедрение результатов осуществлялось как в виде выполнения различных госбюджетных научно-исследовательских тем в Государственном гидрологическом институте на протяжении 15 лет, участия в хоздоговорных работах с проектными и государственными организациями (Ленгидропроект, Ленатомпроект, Гипротранс, Союзводпроект, администрация г.Орска, Гипробум, Ленводоканалпро-ект - Уником и другие), исследований при финансовой поддержке Российского фонда фундаменталь-

ных исследований, а также при подготовке нового СНиП по гидрологическим расчетам для строительного проектирования (ГТИ, 1998г.) и при разработке методических рекомендаций по новым методам гидрологических расчетов (Союзводпроект, 1997г.).

Конкретные практические результаты, полученные в работе, могут быть использованы также при решении следующих задач:

- восстановление многолетних рядов стоковых характеристик и оценка эффективности восстановления при недостаточности и полном отсутствии гидрометрических наблюдений в пункте проектиро-^ вания на основе связей с более продолжительными рядами в пунктах-аналогах, построении зависимостей стока от факторов и на основе пространственных моделей;

- оптимизация размещения сети гидрологических наблюдений;

- проведение гидрологических и водохозяйственных расчетов как в условиях антропогенного влияния, так и в естественных условиях для событий повторяемостью реже или чаще, чем раз в год, расчетов с учетом многолетних циклов водности, сезонных колебаний стока и с использованием новых характеристик цикличности в расчетах стока;

- определение количественных "вкладов" в наблюдаемые колебания стока как антропогенных составляющих, так и естественных составляющих разных временных масштабов и исследование закономерностей этих составляющих во времени и по территории;

перспективная оценка будущих колебаний стока и стокоформирующих факторов;

- оценка эффективности гидрологических прогнозов, расчетов и обобщения одной гидрологической характеристики, полученной разными методами;

- чтение лекций по новым методам гидрологических расчетов;

- применение программных комплексов по новым методам гидрологических расчетов, разработанных автором для персональных компьютеров.

Апробация работы

бург, Германия, 1995), Международном симпозиуме по расчетам стока для проектирования (Санкт-Петербург, 1995), семинарах в Белградском университете, Институте географии Сербии, государственном гидрометеорологическом институте Югославии (Белград, Югославия, 1995), институте гидрологии Валлингфорда (Великобритания, 1996), VIII международной океанологической конференции (Брайтон, Великобритания, 1996), 1-ой Европейской конференции по прикладной климатологии (Норчепинг, Швеция, 1996), XVIII-ой Международной конференции Дунайских стран (Грац, Австрия, 1996), международной конференции по гидрологии в изменяющейся природной среде (Эксетер, Великобритания, 1998). В общей сложности по теме диссертации опубликовано более 70 работ,В том числе 38 в зарубежных международных изданиях.

Текст диссертации состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы из 300 названий отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 340 страницах и включает 35 таблиц и 53 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается существующая проблема гидрологических расчетов в условиях современных изменений окружающей среды, приводящихся к нестационарности и неоднородности многолетних временных рядов гидрологических характеристик. Формулируется цель диссертации и перечисляются положения, выносимые на защиту.

ГЛАВА 1 посвящена разработке общей методологии гидрологических расчетов в неоднородных и нестационарных условиях и включает в себя рассмотрение следующих основных вопросов:

- ограничения существующих моделей многолетних колебаний для расчетов стока в изменяющихся условиях;

- анализ существующих методов гидрологических расчетов;

- анализ существующих методов сверхдолгосрочных гидрологических прогнозов;

принятая модель многолетних колебаний для расчетов стока в изменяющихся условиях;

- концепция гидрологических расчетов в изменяющихся условиях.

В настоящее время для расчетов речного стока в основном применяется математическая модель многолетних колебаний в виде случайной автокоррелированной последовательности по типу простой цепи Маркова (СНиП 2.01.14-83, 1985), которая основывается на следующих допущениях:

mK(t)=mx=const Dx(t) =Dx=const;

r (t,t')=r (t,t+l)=r (т=1)*0 ( 1 )

где: mx(t), mx , DK(t) , DK - математические ожидания и дисперсии,

r(t, t') - коэффициенты корреляции внутриряд-ной связи,

г - сдвиг во времени между членами ряда.

Модель вида (1) характеризует временной ряд любой гидрологической характеристики как однородный и стационарный в широком смысле (Сванидзе Г.Г., 1977) случайный процесс. Поэтому достаточными характеристиками для описания любого ряда стока являются вид закона распределения и его параметры.

Помимо модели (1) в качестве конкурирующей в настоящее время также рассматривается модель многолетних колебаний стока по типу сложной цепи Маркова (Алехин Ю.М., 1961, 1963; Шелутко В.А., 1984) :

mx (t)=mx=const;

Dx (t)=Dx=const;

r(t,t')=r(t,t+v)=r(T)?iO ( 2 )

Главная особенность обоих видов моделей многолетних колебаний стока состоит в принятии гипотезы стационарности. Вместе с тем очевидно, что если рассматривать геофизические процессы за достаточно продолжительный исторический период (сотни и тысячи лет), даже без учета современного антропогенного воздействия, то их следует считать нестационарными (Ле Руа Лафо-ри, 1971; Будыко М.И., 1980). За обозримый исторический период имели место такие известные "аномальные" по отношению к стационарности явления как Всемирный потоп, минимальные температуры воздуха средних веков, значительные колебания уровней озер и увлажненности больших территорий (Шнитников A.B., 1957). Переход из одного стационарного состояния в другое происходит вероятнее всего монотонно и его обычно связывают с межвековой цикличностью климата (С.Н.Крицкий, М.Ф. Менкель, 1981). Очевидно, что это понимают практически все исследователи многолетних колебаний стока и основная проблема состоит в том, чтобы доказать, что стационарность или квазистационарность имеет место за период инструментальных наблюдений (до 100-150 лет) и ее можно распространить на будущий период эксплуатации гидротехнических сооружений и водохозяйственных объектов (до 100-200 лет). Помимо влияния естественных изменений климата и климатической изменчивости нарушение стационарности и однородности рядов гидрологических характеристик все чаще будет иметь место за счет возрастающего влияния хозяйственной деятельности на водосборах и в руслах рек, а также за счет антропогенного изменения современного климата. Эти обстоятельства являются основным "катализатором" для разработки новой методоло-

гии гидрологических расчетов в изменяющихся условиях, а также для возможного пересмотра взглядов на естественные колебания стока.

Критический анализ существующих методов гидрологических расчетов осуществлялся по традиционной схеме их разделения на методы при наличии, недостаточности и отсутствии данных наблюдений. При наличии данных наблюдений рассмотрены методологические проблемы имеющие место при:

- определении параметров рядов гидрологических характеристик и их погрешностей;

- оценке однородности и стационарности выборочных параметров;

- расчете эмпирических обеспеченностей;

- выборе или установление аналитической функции распределений для аппроксимации эмпирических данных;

- определении расчетных значений гидрологических характеристик, оценке их погрешностей и задании величин расчетной обеспеченности.

Помимо рассмотренных проблем гидрологических расчетов в естественных условиях, наиболее актуальным вопросом является осуществление расчетов в условиях влияния хозяйственной деятельности и современных изменений климата. Здесь существует две точки зрения:

- использование климатических сценариев и прогнозов хозяйственной деятельности для оценок значений стока в ближайшие 10-40 лет при полном отказе от применения стохастической концепции (М. Вегап, 1986; Е.г^акЫлг, 1995 и т.д.);

- адаптация существующих статистических методов к изменяющимся условиям за счет применения условных распределений, корректировки параметров и т.д. (Ъ.Duckstein, В.ВоЬЬе, Т.ВодагсИ, 1987; V.К1ешез, 1985 и т.д.).

Критический обзор публикаций по методам сверхдолгосрочных прогнозов стока был классифицирован по четырем основным этапам реализации

любой методики прогнозирования: выбор прогнозируемых характеристик временных рядов, установление модели временного ряда, способ получения прогнозных величин и оценка эффективности получаемых прогнозов. Обзор основывался на работах ведущих специалистов в области сверхдолгосрочного прогнозирования: Ю.М.Алехин (1968), И.П.Дружинин (1966, 1984), А.Г. Ивахненко (1975), Г.П.Калинин (1968), Ч.Кайсл (1972),

A.П.Резников (1982), В.М.Васютин (1985), Z. Sen (1989), В.А.Шелутко (1982), Н.А.Мусатов (1988), Е.А.Леонов, В.Е.Леонов (1991), И.С.Ким (1992),

B.А.Лазаренко (1988) и другие. В качестве информативных характеристик в прогнозных схемах принимаются такие, которые с одной стороны имеют удовлетворительную прогнозируемость, а с другой - отвечают требованиям практики: пого-дичные величины, средние значения за период, различные показатели серий подъема и спада водности и т.д. Модели временных рядов, используемые для экстраполяции в гидрологических прогнозах могут быть двух видов: детерминированные и детерминированно-стохастические, причем практически во всех случаях аналитическая форма модели задается априори, а коэффициенты определяются по эмпирическим данным. Проведенный анализ существующих методов оценки эффективности прогнозов показал, что с одной стороны оценка часто осуществляется для условий аппроксимации, а не экстраполяции, а с другой - используются самые общие показатели эффективности вида отношения дисперсии погрешностей прогноза к исходной изменчивости процесса, что недостаточно.

Проведенные обзоры методов гидрологических расчетов и сверхдолгосрочных прогнозов показывают, что эти два направления основаны на разных концепциях относительно модели многолетних временных рядов. Методы гидрологических расчетов принимают за основу стохастическую модель временного ряда, а методы прогнозов - детерми-

нированную или детерминированно-стохастическую (динамико-стохастическую (Шелутко В.А., 1984)). Вместе с тем как одно, так и другое направление использует одни и те же эмпирические данные не только для реализации принятых методов, но и для обоснования своего направления.

В настоящей работе для осуществления расчетов стока в изменяющихся условиях предлагается модель многолетних колебаний, которая в общем случае учитывает неоднородность рассматриваемого ряда наблюдений и нестационарность его основных параметров. При этом неоднородность ряда обусловлена наличием нескольких составляющих, принадлежащих разным однородным совокупностям, например, составляющая стока, обусловленная влиянием хозяйственной деятельности, составляющие естественного стока разных временных масштабов и т.д. Поэтому в развитии моделей вида (1) и (2), предлагаемую модель многолетних колебаний стока в общем виде можно записать как:

Гоб . • ■ Ylai,<T~t~Y2ai^T~h . . . 'f~YKaHT

( 3 )

где: Yo6 - рассматриваемая гидрологическая характеристика, являющаяся неоднородным композиционным процессом;

YlecTf Y2ecT, . . . , YMecT - однородные составляющие естественного стока разных временных масштабов;

YlaHT, Y2aHT, . . . , YKaHT - квазиоднородные составляющие стока, обусловленные влиянием различных факторов хозяйственной деятельности;

Уиэм.кл - составляющая стока, обусловленная влиянием современного изменения климата и

mYiecT(t) & const, D YlecT(t) # COnst,

m YKecvft) ^ const, Dmecrft) COnst, И1 YlaHT (t) # const, D Y1 ani(t) # const,

1П YKaH?(t) * COnst, D укант (t) * COnSt, m Yu3H.w(t) * const,

D VteK.KJzft; * const ( 4 )

Формула (3) характеризует условие неоднородности, а система (4) - условия нестационарности основных параметров для каждой однородной составляющей. Вполне можно ожидать, что в уравнении балансовой структуры (3) однородные составляющие будут зависеть между собой, как, например, однородные составляющие стока, обусловленные влиянием хозяйственной деятельности в ряде случаях зависят от колебаний естественной водности. Однако, связанность однородных составляющих будет иметь значение только при определении проектной обеспеченности в случае композиции распределений и при оценке погрешностей квантилей.

Для описания структуры естественных составляющих стока разных временных масштабов вместо таких обобщенных показателей, как коэффициенты автокорреляции, могут быть использованы непосредственного характеристики циклов: или коэффициенты функции циклов, или некоторые обобщенные характеристики циклов. В качестве обобщенных характеристик циклов могут быть выбраны: период цикла (Т) , амплитуда цикла (А), продолжительность подъема (Тир) и спада (Td) цикла, средняя скорость подъема (Vup) и спада (Vd) цикла и объем цикла (W). Тогда уравнение (4) может быть соответственно переписано для этих характеристик циклов.

В работе также приведены частные случаи и условия реализации предлагаемой общей модели многолетних колебаний для однородного стационарного процесса, неоднородного стационарного процесса и нестационарного однородного процесса колебаний стока.

В соответствии с принятой моделью многолетних колебаний стока, общая концепция гидрологических расчетов в неоднородных и нестационарных условиях будет включать последовательность следующих основных положений:

- декомпозиция многолетнего ряда рассматриваемой гидрологической характеристики и выделение однородных составляющих;

- оценка стационарности обобщенных параметров для каждой однородной составляющей;

- построение моделей в виде функции распределения для каждой однородной стационарной составляющей;

построение авторегрессионных динамико-стохастических моделей для каждой однородной нестационарной составляющей;

- экстраполяция на основе моделей каждой однородной составляющей с целью определения расчетных значений гидрологических характеристик;

- объединение расчетных значений, полученных при экстраполяции по соответствующим моделям для каждой однородной составляющей в одну общую расчетную гидрологическую характеристику.

В предлагаемой концепции значение расчетной гидрологической характеристики вне зависимости от стационарности однородной составляющей определяется на основе экстраполяции, т.е. с использованием методологии прогнозирования. При этом, период экстраполяции соответствует срокам будущей.эксплуатации проектируемого гидротехнического сооружения, которые зависят от класса его капитальности. Сроки эксплуатации, как показано, например, в работе (Рождественский A.B., 1977), составляют в среднем 200 лет для

сооружений I класса капитальности, 100 лет для сооружений II класса капитальности, 33 года -для Ш-го, 20 лет - для 1У-го и 10 лет - для временных гидротехнических сооружений У-го класса капитальности. В качестве экстраполируемой характеристики используется понятие такого расхода воды (или другой гидрологической характеристики), который гарантированно не должен быть превышен (или не должен быть меньше) за будущий период эксплуатации гидротехнического сооружения. Общая формула для определения расчетного значения (Ур) будет иметь вид в случае стационарной однородной составляющей:

УР=Г (РР)+ЛУ, Рр=Г(Тч+Тэ) ( 5 )

и нестационарной однородной составляющей:

. . . гУ--тэ)+ЛУ/ ( б )

где: Рр - значение расчетной обеспеченности, характеризующее вероятность непревышения и соответствующее периоду повторяемости или появления события (Т) ;

Т=ТН+ТЭ, где Тн и Т3 - соответственно периоды наблюдений и эксплуатации, причем Тэ включает в себя периоды проектирования (Тп) , строительства (Тс) и непосредственно период эксплуатации (Г'э);

АУ - погрешность определения экстремального значения за период эксплуатации гидротехнического сооружения.

В заключении главы дается описание общего алгоритма гидрологических расчетов в неоднородных и нестационарных условиях, представленногоо в виде схемы на рис.1.

Рис. 1. Алгоритм гидрологических расчетов в неоднородных и нестационарных условиях.

ГЛАВА 2 посвящена реализации первого блока приведенного алгоритма расчетов стока - методам восстановления многолетних рядов наблюдений и содержит рассмотрение следующих основных вопросов :

- классификация и общая схема синтеза многолетних рядов;

- оценка погрешности рассчитываемой гидрологической величины;

- оценка эффективности приведения к многолетнему периоду;

- синтез годового стока в виде суммы сезонных составляющих по стокоформирующим факторам;

- оценка эффективности обобщения результатов расчета одной величины несколькими методами.

Для систематизации методов восстановления и синтеза многолетних рядов гидрологических характеристик были разработаны две классификации: первая по типу фактора синтеза (время, пространственные факторы, факторы формирования стока и т.д.) и вторая - по виду связи (пространственная, пространственно-временная, причинно-следственная, с определяющим региональным фактором и т.д.). В соответствии с классификациями была также разработана общая схема восстановления и синтеза гидрологической информации, содержащая три принципиально различных методических варианта восстановления в зависимости от объема исходной информации: полное отсутствие данных гидрометрических наблюдений, эпизодические наблюдения продолжительностью менее 5-7 лет и наблюдения продолжительностью более 5-7 лет, дающие возможность восстановления по зависимостям с более продолжительными рядами стока и факторов. Для каждого варианта восстановления приведены уравнения общего вида для получения данных как в естественных условиях, так и в условиях влияния хозяйственной деятельности .

Основной вопрос при выборе того или иного метода восстановления или синтеза данных состоит в том, насколько метод эффективен для восстановления, т.е. какие погрешности он имеет на независимом от расчетов материале. Очевидно, что факторы, входящие в модель и ее коэффициенты имеют погрешности, которые и должны определять погрешность расчета гидрологической величины. Формулы стандартных погрешностей расчета стоковых величин по факторам были получены для основных видов уравнений, применяемых в гидрологии: уравнение баланса и уравнение регрессии.

Оценка эффективности приведения к многолетнему периоду на основе зависимостей с более продолжительными рядами стока и факторов, была осуществлена с помощью статистического моделирования для основных обобщенных параметров временных рядов: среднего значения, коэффициентов вариации, автокорреляции, асимметрии. При этом для оценки эффективности было использовано понятие эквивалентного периода, состоящего в том, что случайная погрешность параметра для восстановленного ряда общим объемом л будет больше, чем для исходного ряда наблюдений того же объема п и ей будет соответствовать некий эквивалентный период исходного ряда объемом Пг, где п>п!. В результате моделирования были получены номограммы и аналитические выражения для показателей эффективности и эквивалентных периодов, определенных для каждого обобщенного параметра в зависимости от объемов рядов, коэффициентов корреляции уравнений и других факторов.

Для синтеза многолетних рядов наблюдений годового стока при полном отсутствии гидрометрической информации в рассматриваемом пункте, была разработана новая методика, основанная на представлении неоднородной величины годового стока в виде суммы более однородных сезонных составляющих. При этом каждая сезонная составляющая определялась на основе связей со своим

квазиоднородным комплексом факторов этого сезона. Для большей части территории России в течение года было выделено три таких однородных сезона: весеннее половодье, летне-осенние дождевые паводки и сезон зимней межени. Методика включала следующие основные части:

- выбор однородных гидрологических сезонов;

определение эффективного территориально-общего уравнения стока для каждого сезона;

- обобщение дат начала сезонов, факторов стока и коэффициентов уравнений для каждого сезона по территории и их трансформация на неизученный водосбор;

- синтез многолетних рядов сезонного стока на основе трансформированных на этот водосбор дат начала сезонов и коэффициентов уравнений, а также на основе стокоформирующих факторов данного водосбора;

- определение годового стока как суммы синтезированных слоев сезонного стока.

Примеры практической реализации предлагаемой методики синтеза многолетних рядов годового стока показаны для 150 водосборов, расположенных в 6 различных по климатическим и орографическим особенностям регионах европейской территории России: Северный край, Северо-Запад, район Верхней Волги, Южно-Камский, СевероКамский районы и бассейн Дона. Оценка эффективности методики осуществлялась на независимом материале, для чего в каждом районе в качестве тестируемых выбрано от 3 до 6 водосборов, по которым фактически имелись многолетние ряды наблюдений. В результате получено, что стандартные относительные погрешности синтеза рядов стока варьируют от 24% до 48% для весеннего половодья, от 20% до 24% для летне-осеннего сезона, от 13% до 33% для сезона зимней межени и от 8% до 14% для годового стока. При условии, что погрешности факторов и коэффициентов уравнений варьируют от 7% до 18% в зависимости от сезона,

результаты определения величин сезонного и годового стока по разработанной методике можно признать эффективными.

В связи с разнообразием применяемых методов, одна и та же гидрологическая величина может быть определена разными способами. Поэтому в заключительной части главы приведены теоретические основы и даны конкретные примеры обобщения результатов расчета по нескольким методам. Приведены и проанализированы четыре основные метода обобщения: осреднение с весовыми коэффициентами обратно пропорциональными дисперсиям и стандартам погрешностей методик, на основе произведения вероятностей и композиции распределения погрешностей расчетных величин. Для сравнения разных методов обобщения был введен показатель эффективности и установлено выражение для оценки влияния связанности методик на этот показатель. Для практической оценки эффективности обобщения было рассмотрено 77 рядов наблюдений за максимальными расходами воды дождевых паводков в бассейнах рек Волги, Дона, Днепра, Северного Донца, Днестра, Южного Буга, Дуная, а также для водосборов Богуславской, Придеснянской и Нижнедевицкой воднобалансовых станций. Для определения величины 1%-ного максимального расхода воды было применено 6 известных методик расчета: редукционная формула (Б.Ф.Перевозников, 1975), формула П.В.Вишневского (1968), метод аналогий (СНиП, 1985), формула НИПМ-72, формула Г.А.Алексеева (1960) и формула СПД-73. Было установлено, что только на основе двух наиболее эффективных методик можно получить преимущество от объединения результатов, что зависит от связанности методик и существенного различия в их эффективности.

В ГЛАВЕ 3 рассматриваются методы определения однородных составляющих стока, в связи с чем глава включает следующие вопросы:

- общая классификация методов определения однородных составляющих;

анализ существующих статистических методов определения однородных составляющих;

- методы оценки погрешностей;

- метод определения составляющих естественного стока разных временных масштабов, основанный на однородных условиях (метод "срезки");

- метод определения составляющих естественного стока разных временных масштабов, основанный на средних условиях;

- методы определения составляющих, обусловленных хозяйственной деятельностью;

- методы определения составляющих, обусловленных современными изменениями климата.

Общая классификация методов приведена в зависимости от наличия информации о каждой однородной составляющей и включает:

- прямое решение на основе моделей формирования стока, учитывающих влияние антропогенных факторов и изменения климата, если имеется информация о каждом факторе неоднородности за многолетний период;

косвенное решение на основе эмпирико-статистических методов и методов аналогий, если информация о каждой однородной составляющей отсутствует или не является численной;

- смешанное решение, если информация об одних однородных факторах имеется за многолетний период, а о других - отсутствует.

В связи с тем, что в принципе отсутствует измеряемая информация о составляющей стока, обусловленной современным изменением климата, и о естественных разномасштабных составляющих, всегда имеет место ситуация косвенного или, в лучшем случае, смешанного решения, что обуславливает необходимость разработки соответствующих методов.

Анализ наиболее распространенных существующих статистических методов декомпозиции, та-

кик как: спектрально-корреляционный анализ, методы сглаживания, различных видов осреднения и фильтрации и т.д., показал, что все методы имеют жесткие ограничения и не существует ни одного адекватного метода декомпозиции в условиях, когда априори неизвестно ни количество однородных составляющих, ни, тем более, свойства периодов и амплитуд циклов для каждой из них. На синтетическом примере, представляющем собой сумму трех гармоник, показано, что существующие методы позволяют осуществлять декомпозицию только в простом случае - при постоянных значениях периодов и амплитуд циклов.

Поэтому в диссертации были разработаны новые методы декомпозиции более адекватные реальным условиям. В связи с тем, что исследованию и декомпозиции подлежат только те колебания, которые превышают погрешность процесса, первостепенное внимание было уделено методам оценки этих погрешностей. Помимо существующих методов были разработаны еще два новых: метод единичных пульсаций и метод сглаживания экстремумов, ориентированные только на информацию о многолетних рядах наблюдений. Оценка эффективности методов осуществлена как теоретическим путем, так и с помощью статистического моделирования, в результате чего была установлена величина смещенности и зависимость эффективности от дискретности измерений, сложности процесса и т.д.

Первый из разработанных методов декомпозиции - метод "срезки" основан на самых общих свойствах природных процессов: композиционности их структуры, сформированнной по принципу суперпозиции, и циклического характера колебаний с априори неизвестным количеством составляющих и их закономерностями. В качестве однородных условий в методе принимаются минимумы тех пульсаций, амплитуда которых превышает амплитуду погрешности. Эти минимумы характеризуют отсутствие процесса наименьшего масштаба и по линии,

их соединяющей, осуществляется "срезка" процесса наименьшего масштаба от всех остальных. Поэтому с помощью метода "срезки" осуществляется последовательное разделение процессов, начиная от наименьшего масштаба и заканчивая наибольшим. Оценка эффективности метода в зависимости от таких характеристик как: погрешность процесса, соотношение периодов и амплитуд циклов процессов двух соседних масштабов, продолжительности ряда наблюдений и т.д., выполнена с помощью метода статистических испытаний. Установлены возможные погрешности метода для условий близких к реальным, которые составляют 5-15% при определении периодов и 10-30% - при нахождении амплитуд циклов. Также показано, что с помощью метода "срезки" можно обратным путем легко определить вид сложной модели процесса, заданный априори в синтетическом примере, в то время как с помощью существующих методов декомпозиции установить это было невозможно.

Вторым новым эмпирико-статистическим методом декомпозиции является метод разделения процессов на основе средних условий, применимый в частном случае, когда один или несколько процессов имеют постоянный период колебаний, например, год или сутки. Применительно к многолетним рядам наблюдений среднемесячных расходов воды этот метод позволяет разделить сложный процесс на две композиционные части с процессами масштабов меньших и больших годового. Практически декомпозиция осуществляется на основе связей среднемесячных расходов воды каждого года со средним многолетним (климатическим) гидрографом. Пример реализации нового метода показан для р.Миссиссипи - г.Клинтон, где имеется непрерывный ряд наблюдений с 1874 г.

Помимо выделения естественных составляющих разных временных масштабов, не меньшее значение имеет и определение составляющих стока, обусловленных хозяйственной деятельностью на водо-

сборах и в руслах рек. Классификация соответствующих методов декомпозиции разработана в зависимости от имеющейся информации о факторах хозяйственной деятельности и включает:

- математическое или балансовое моделирование, когда имеется прямая и полная информация о всех факторах хозяйственной деятельности за многолетний период;

регрессионное моделирование, применяемое в условиях косвенной информации, которая к тому же имеется не о всех факторах хозяйственной деятельности;

- разностные методы, применяемые для условий, когда прямая информация о факторах хозяйственной деятельности отсутствует и известна только дата начала влияния;

- методы статистического оценивания, включающие статистические критерии оценки однородности и стационарности, анализ остатков и т.д., применяются для общих оценок, когда информация о влиянии антропогенных факторов полностью отсутствует .

В качестве примеров определения составляющих стока, обусловленных влиянием хозяйственной деятельности для различных информационных условий, рассмотрены три основных вида антропогенного воздействия:

- влияние регулирования годового, максимального и минимального стока водохранилищами ГЭС на наиболее крупных реках России при разном местоположении ГЭС и в разных орографических районах (Цимлянская, Красноярская, Новосибирская, Горь-ковская, Ириклинская и другие ГЭС) ;

- влияние водозаборов и водосборосов на примере промышленного района Южного Урала;

- влияние орошения в бассейне Арала (реки Сыр-Дарья и Аму-Дарья).

В каждом примере проведен анализ применяемых методов, выбранных в зависимости от имеющейся информации, и полученных закономерностей

во временных рядах выделенных составляющих. В целом установлено, что в зависимости от многих условий, величина влияния хозяйственной деятельности может варьировать от 0% до нескольких сот процентов.

В заключении главы рассмотрен метод определения составляющей стока, обусловленной современным изменением климата. Показано, что существующий подход, основанный на прогнозах антропогенного С02, моделях общей циркуляции атмосферы и климатических сценариях, имеет много неопределенностей, что обуславливает как необходимость более детальной разработки отдельных его частей, так и альтернативных подходов. В работе в качестве одного из таких подходов климатическую составляющую в рядах стока предлагается определять методами косвенной декомпозиции в виде составляющей наибольшего масштаба. При этом выделенная составляющая будет содержать как естественную, так и антропогенную части, которые можно отделить друг от друга или теоретически или путем сравнения колебаний гидрометеорологических характеристик до индустриального периода и в настоящее время.

ГЛАВА 4 посвящена моделированию однородных составляющих естественного стока разных временных масштабов и включает рассмотрение следующих основных проблем:

- общая схема моделирования;

- моделирование внутригодовых колебаний;

- моделирование межгодовых колебаний;

- совместное моделирование внутригодовых и межгодовых колебаний стока;

- моделирование тысячелетних реконструкций.

В начале главы приведена общая схема моделирования гидрологических рядов, состоящего из следующих шагов:

- определение погрешности процесса;

- задание самой общей структуры модели;

- декомпозиция неоднородного процесса и определение квазиоднородных составляющих;

- выбор информативных характеристик для описания процесса колебаний;

- установление закономерностей выбранных характеристик во времени;

- определение класса модели;

- объединение моделей однородных процессов в общую композиционную модель;

- оценка эффективности модели для условий интерполяции и экстраполяции во времени.

Вид модели соответствующего класса определяется из условий:

S (Ch) < Ау - детерминированная, Ay<S (Ch) <100-Ау - детерминированно-

стохастическая S(Ch)>100-Ау, - стохастическая ( 7 )

где: S(Ch) - стандарт остаточной дисперсии зависимости рассматриваемой динамической характеристики (Ch) от времени (t): Ch = f(t);

Ау - относительная погрешность колебаний стока (в %).

В качестве информативных динамических характеристик, в зависимости от дискретности данных, предлагается выбирать или коэффициенты функции цикла или обобщенные характеристики циклов, такие как: период и амплитуда цикла, период и средняя скорость ветви подъема и спада цикла, объем цикла и т.д.

Построение моделей масштабов внутригодовых колебаний рассмотрено на примере колебаний суточных расходов воды на отдельных водосборах. Так для р.Усы - п.Адзьва, показано применение метода "срезки" для определения четырех разномасштабных составляющих, соответствующих четырем видам стока: высокочастотная и низкочастот-

ная поверхностные, грунтовая и подземная составляющие. Несмотря на условность выделения составляющих, показано, что они хорошо связаны с соответствующими колебаниями периодов осадков и влажности почвы на глубинах 10 см и 1 м в течение года. Пример выделения разномасштабных составляющих для непрерывных регистрадий уровней воды по данным самописца показан для р.Куры - г.Тбилиси. В результате декомпозиции и моделирования на фазе крупномасштабного процесса подъема весеннего половодья были выделены колебания составляющей наименьшего временного масштаба, связанной с резкими попусками воды из водохранилища с периодом циклов от минут и часов до одних суток, и колебания мезомасштабной составляющей за счет дождевых паводков на подъеме половодья с периодом от 4 до 10 суток.

Моделирование внутригодовой изменчивости факторов стока показано на примерах среднесуточных температур и суточных сумм осадков в отдельные годы на метеостанции Москва. При декомпозиции методом "срезки" получено 4 разномасштабные составляющие температуры воздуха внутри года: процесс синоптического масштаба, синоптические группы, годовой ход приходящей радиации и часть процесса межгодовой изменчивости. Рас^-смотрены основные особенности осадков внутри года, состоящие в их событийности и разделении на адвективные и конвективные, представляющие разные типы дождей. Показано разделение осадков внутри года на три процесса разных масштабов: процесс, состоящий из событий осадков средней продолжительностью 2-3 суток, процесс состоящий из дождевых и бездождных периодов осадков средней продолжительностью 8-9 суток, что соответствует средней продолжительности процессов синоптического масштаба, и годовой ход колебаний осадков.

Моделирование межгодовых колебаний было рассмотрено на примерах наиболее продолжитель-

ных и непрерывных данных наблюдений для 4 9 рядов годового стока на реках бывшего СССР (средний период наблюдений 90 лет) и для 31 ряда на реках мира (средний период наблюдений 116 лет), для 22 рядов годовых сумм осадков средней продолжительностью 187 лет и для 47 рядов среднегодовой температуры воздуха со средним периодом 131 год. Наибольшая продолжительность рядов наблюдений за температурой воздуха и осадками была 274 и 291 год соответственно. В результате применения метода "срезки" было получено 3 разномасштабные составляющие для каждого ряда любой гидрометеорологической характеристики. Количественные оценки вклада составляющих разных масштабов рассматривались по отношению к высокочастотной составляющей с помощью отношения максимальных амплитуд циклов соответствующих процессов, а величина изменчивости определялась показателем Ксь/ представляющим отношение максимального значения соответствующей характеристики СЪ к его минимальному значению. Также было установлено, что связи между составляющими разных временных масштабов для большинства рядов наблюдений практически отсутствуют. Помимо описания колебаний осуществлялась оценка устойчивости основных параметров моделей путем определения их погрешностей, установленных за два полупериода по отношению ко всему временному ряду.

Кроме рядов стока и непосредственных факторов было также рассмотрено и моделирование других характеристик, таких как уровней бессточных озер и ряда солнечной активности. Основные выводы проведенного анализа показаны в Табл.1-2, из которых следуют общие установленные закономерности:

- показатели изменчивости амплитуд циклов для процесса наименьшего масштаба близки к 6, для процесса среднего масштаба - к 3, а их отношение для всех природных характеристик равно 2;

Таблица 1

Основные закономерности моделей масштаба климатической изменчивости для рядов стока и

факторов

Наименьший Средний АСр2 Тср2 Ках/

И, масштаб масштаб / / Кд2

годы ТСр1 Кд1 Тср2 АСР2 Кд2 АСр1 (%) Тср1

Годовой сток (реки бывшего СССР)

90 3.6 6.2 17 2.9 52 . 0 6.7 2.1

Годовой сток (реки мира)

116 3.8 6.2 17 2.9 48 . 6 4.2 2.1

Суммы годовых осадков

187 3.3 278 5.8 17 194 3.0 72.8 5.2 1.9

Среднегодовая температура воздуха (по станциям)

131 3.1 1.13 5.7 14 1.00 3.1 83.4 4.5 1.9

Осредненная по площади температура воздуха

114 4 . 0 0.31 6.5 13 0.26 3.2 81. 0 3.9 2.0

Уровни проточных озер

89 4.1 6.7 18 3.3 97.2 4.4 2.0

Солнечная активность

288 11. 98 4 . 1 35 5.1 2.2 5.2 3.5 1.9

Таблица 2

Погрешности (в %) параметров моделей масштаба климатической изменчивости и вклады (в %) процесса масштаба изменения климата (Лкл.,%)

Характеристика Первый Второй Дкл/

полу- полу- %

период период

Тер ■Аср • Тер -й-ср •

Годовой сток(бывший СССР) 11 11 10 11 18.0

Годовой сток (реки мира) 14 9 13 10 24.1

Суммы годовых осадков 4 5 6 5 32.7

Температура (по станциям) 14 9 6 9 55.4

Уровни проточных озер 11 11 7 14 59.3

Температура осредненная 4 8 19 4 117

Солнечная активность 10 12 0 7 4.0

- относительный показатель вклада мезомасштаб-ного процесса составляет примерно 5 0% в рядах стока, 70% в рядах сумм осадков, 80% - в рядах температур воздуха, 97% в рядах уровней озер и всего 5% для ряда солнечной активности;

- отношение средних периодов процессов наименьшего и среднего масштабов варьирует всего от 4 до 6;

- погрешности определения средних периодов (Т) и амплитуд (А) циклов составляют 6-10% для процесса наименьшего и 10-2 0% для процесса среднего масштаба;

- вклад процесса климатических изменений возрастает с 18-24% в рядах годового стока до 117% в рядах осредненных по территории температур воздуха.

Построение общих моделей, одновременно учитывающих как внутригодовые, так и межгодовые колебания, включало два основные части:

- параметризация гидрографов каждого года в виде двух коэффициентов Вг и В0, связанных с амплитудой годового хода, и остаточной дисперсии (Бе) , характеризующей процессы макросиноптиче-ского масштаба;

- построение композиционных моделей многолетних колебаний для рядов коэффициентов В1, ВО и Бе.

Технология построения и анализа параметров общих моделей колебаний стока показана на примерах многолетних рядов среднемесячного естественного (р.Енисей - г.Саяногорск) и зарегулированного (р.Волга - г.Нижний Новгород) стока и осадков (метеостанция Кью Гарденс, Англия). В результате были установлены долгопериодные изменения климатических составляющих в рядах коэффициентов функции внутригодовых колебаний и интенсивности макросиноптических процессов, что невозможно было определить для уровня среднегодовых обобщений. Также были получены эффективные уравнения взаимосвязей между коэффициентами и другими характеристиками годового хода.

Анализ многовековой устойчивости параметров моделей был рассмотрен на примере реконструированного ряда среднегодовых расходов воды на р.Днепр - п.Лоцманская Каменка за период 4136 лет. В результате декомпозиции всего ряда выделены процессы четырех разных масштабов со средним периодом, соответственно 4, 20, 128 (столетний) и 840 (тысячелетний) лет. Гипотеза эргодичности или пространственно-временной ин-вариатности была подтверждена только для периодов циклов процесса наименьшего масштаба, а также для отношения показателей изменчивости амплитуд циклов процессов наименьшего и среднего масштабов, равного 2. На основании полученных из общего ряда подвыборок объема 50, 100, 2 00, 400 лет, были определены случайные и систематические погрешности параметров моделей многолетних колебаний. Получен вывод, что при экстраполяции характеристик циклов на будущий период в связи с их неустойчивостью во времени эффективнее использовать последнюю часть ряда продолжительностью 100-200 лет.

В ГЛАВЕ 5 рассматривается моделирование однородных составляющих гидрологических полей. Для этой цели применен метод полилинейного моделирования, который в отличие от метода главных компонент использует не ортогональные, а эмпирические функции и позволяет разложить функцию многих переменных в виде линейных аддитивных составляющих. Метод нашел широкое применение в кинетике химических реакций и метеорологии (В.А.Пальм, 1974; С.Р.Степаненко, 1990). Применительно к моделированию гидрологических полей общее уравнение пространственной декомпозиции имеет следующий вид:

Уц = В1^Ур1+В01 ± Ец , ( 8 )

где: У^ - характеристика поля гидрологической характеристики по району в л-ый месяц ^-ого года;

Ур 2 - среднее поле за многолетний период;

В1-), ВОj - коэффициенты декомпозиции, характеризующие соответственно градиент и уровень (положение) поля в j-ый год;

Е^ - отклонения от многолетней климатической зависимости в 1-ый месяц j-ovo года, характеризующие макросиноптическую изменчивость (интенсивность макросиноптических процессов), выраженную в виде их стандартного отклонения

Построение моделей было осуществлено для различных по площади, климатическим условиям районов и для разных гидрометеорологических характеристик, таких как:

- поля стока и стокоформирующих факторов в бассейне Верхней Волги;

- поля стока и стокоформирующих факторов в бассейне Дуная;

- ряды дождевого максимального стока и поле температуры воздуха в Приморье и прилегающем секторе Тихого океана.

При моделировании решались две основные задачи:

определение коэффициентов пространственной модели для каждой гидрометеорологической характеристики, декомпозиция и анализ их многолетних временных рядов;

- определение взаимосвязей между коэффициентами и параметрами пространственных моделей разных гидрометеорологических характеристик.

В результате были установлены долгопериодные климатические изменения как в коэффициентах пространственных моделей, так и в показателях интенсивности макросиноптических процессов, которые не одинаковы по значимости и величине в зависимости от района и рассматриваемой характеристики. При этом, уравнения взаимосвязей ме-

жду параметрами пространственных моделей, имеющие, как правило, коэффициенты корреляции не ниже 0.8-0.9, обладали схожей структурой для разных регионов и отличались лишь коэффициентами .

ГЛАВА 6 посвящена методам экстраполяции однородных составляющих стока на основе детермини-рованно-стохастических моделей и включает рассмотрение следующих вопросов:

- основные способы прогнозирования;

- методика сверхдолгосрочного прогнозирования, основанная на концепции цикличности - разномас-штабности;

- методики оценки эффективности прогнозов;

- примеры прогнозов годового стока;

- примеры прогнозов факторов стока;

- оценка будущих изменений в стоке за счет современного изменения климата.

Показано, что из трех основных путей прогнозирования: в реальном времени, на основе установленных закономерностей от времени и аналогий, для сверхдолгосрочных прогнозов наиболее применимо использование установленных эмпирическим путем закономерностей во времени. При этом показано, что прогнозирование на основе рядов факторов и непосредственно по рядам стока должно приводить к одинаковым результатам. Предлагаемая методика сверхдолгосрочного прогнозирования включает в себя следующие основные шаги:

- разделение неоднородного временного ряда на разномасштабные составляющие и определение информативных прогнозных характеристик для каждой составляющей;

определение закономерностей от времени для каждой информативной характеристики и прогнозирование этих характеристик по тенденции на 13 шага в будущее в интервальном виде (первый уровень прогноза);

- установление эмпирических взаимосвязей между различными информативными характеристиками за период наблюдений;

- корректировка прогноза каждой информативной характеристики по установленным взаимосвязям между ними (второй уровень интервального прогноза) ;

- аналогичная декомпозиция и прогноз многолетних рядов факторов стока (осадков, температуры воздуха и т.д.);

- корректировка прогноза стока на основе прогноза факторов по уравнению связи между факторами и стоком (третий уровень прогноза);

- формирование области прогнозируемого цикла или нескольких циклов на основе интервальных прогнозов отдельных информативных характеристик и определение средней линии области как наиболее вероятных прогнозных значений каждой составляющей;

- объединение прогнозных областей циклов каждой составляющей в прогнозное поле всего процесса и определение средней линии поля как наиболее вероятных прогнозных значений процесса.

Особенность предлагаемой схемы прогнозирования состоит в многоэтапной корректировке и интервальном представлении прогноза каждой разномасштабной составляющей. При этом для высокочастотных составляющих экстраполируются характеристики циклов, а для низкочастотных - пого-дичные величины. Для реализации методики применяются методы декомпозиции, экстраполяции, корректировки прогнозных значений и формирования прогнозного поля. Для оценки полученных прогнозов были разработаны три методики: оценки эффективности, устойчивости и пределов прогнозирования. Основная особенность всех разработанных методик состоит в разделении ряда на расчетную и поверочные подвыборки и оценки результатов на независимом материале.

Применение новых методов сверхдолгосрочного прогнозирования было рассмотрено на примерах прогноза годового стока озерной реки (р.Нева -д.Новосаратовка), прогноза в средних условиях (р.Неман - г.Гродно) и прогноза большой реки (р. Дунай - п.Оршова). Период прогнозирования, обеспеченный фактическими данными для проверки, задавался от 7 до 13 лет. В результате получено, что для годового стока на р.Невы д.Новосаратовка долю неопределенности предсказания удалось снизить с помощью прогноза со 100% до 85% для процесса наименьшего, до 22% -для процесса среднего, до 55% для процесса наибольшего масштаба и до 7 6% для всего композиционного процесса. При прогнозе ряда годового стока на р.Неман - г.Гродно доля неопределенности была снижена до 93% для процесса наименьшего, до 45% для процесса среднего масштаба и осталась практически 100% для процесса наибольшего масштаба, что дало уменьшение доли неопределенности всего процесса до всего 87%. Для р.Дунай - п.Оршова с помощью прогноза на 7 лет удалось уменьшить амплитуду прогнозной области в 1.6 раза по сравнению с амплитудой всего ряда наблюдений. Оправдываемость прогнозов при этом в основном составляла 90-100%.

В качестве прогноза факторов рассматривались прогнозы колебаний общей увлажненности территории (на примере уровня Каспийского моря) и внешних факторов (на примере солнечной активности) . При этом прогнозы давались в двух вариантах: поверочный прогноз при сравнении с существующими наблюдениями и независимый прогноз на будущее. Поверочный прогноз уровня Каспийского моря был дан на период 14 лет (1980-1993 гг.). Помимо прогноза уровня моря рассматривались также прогнозы изменений уровня, притока в Каспий, а также прогноз первых производных для процесса наибольшего масштаба в ряду уровней. Прогноз процесса наименьшего масштаба позволил

снизить неопределенность колебаний до 33% при 64%-ной оправдываемости. Однако, максимальный вклад в колебания уровня вносила составляющая наибольшего масштаба, которая к дате прогноза имела начало фазы подъема всего в несколько лет. В результате получить эффективный прогноз этой составляющей удалось только на основе экстраполяции ряда производных, которые имели начало фазы подъема уже в 40-х годах и явились своеобразным упреждающим индикатором предстоящей смены фазы цикла долгопериодных колебаний уровня. При этом доля неопределенности с помощью прогнозов была уменьшена до 60% при их 100%-ной оправдываемости. Независимый прогноз уровня был дан на период 17 лет (1994-2010 гг.). По двум вариантам независимого прогноза было получено падение последнего цикла высокочастотной составляющей примерно до 2000 года и продолжающийся рост низкочастотной долгопериодной составляющей. В целом это должно привести к падению уровня Каспия до начала XXI века.

В качестве прогноза внешних факторов рассмотрена экстраполяция 300-летнего ряда чисел Вольфа в двух вариантах: проверяемый прогноз на 12 лет и прогноз на первую половину XXI века. При этом прогноз составлялся для высокочастотной составляющей, объясняющей более 90% общей вариации. Проверяемый прогноз получен по двум моделям: по первой доля неопределенности составляла 56.1% при 100%-ной оправдываемости, по второй - доля неопределенности была уменьшена до 40%, но оправдываемость снизилась до 80%. При прогнозе на первую половину следующего столетия следует ожидать уменьшение солнечной активности в среднем на 30-40% по сравнению с их экстремальными значениями середины и конца XX века.

В заключении главы рассмотрен наиболее актуальный вид современного прогноза - оценка изменений стока за счет современного изменения

климата. Предложен подход определения долгопериодных климатических составляющих в конкретных рядах наблюдений за стоком и факторами и их прогноза на будущее на основе авторегрессионных моделей. Приложение предлагаемого подхода показано для оценки будущих изменений в стоке р.Тиссы. Получено, что при прогнозе по фактическим данным в ближайшем будущем должно иметь место увеличение климатических составляющих в рядах стока и осадков и уменьшение для температуры, в то время как по принятым климатическим сценариям получены противоположные выводы.

В выводах по главе дан анализ полученных результатов прогнозирования. Показано, что наименее эффективно прогнозируется процесс наименьшего масштаба, т.к. продолжительность циклов -составляет всего 3-4 года и надежные их закономерности от времени отсутствуют. Процесс среднего масштаба имеет периоды циклов 1-2 десятилетия, что не дает возможность устанавливать закономерности характеристик циклов во времени из-за недостаточного объема данных, но в то же время применение авторегрессионных моделей не приводит в высокой оправдываемости прогнозов. Составляющая наибольшего временного масштаба представлена при имеющейся продолжительности рядов наблюдений, как правило в виде ветви подъема или спада цикла, т.е. тренда. Эффективность прогноза зависит от того, насколько эта тенденция будет сохраняться в будущем. В приведенных примерах на период 10-13 лет, где она сохранялась, прогнозы были эффективны. Показано, что для оценки возможной смены знака тенденции может быть применен способ экстраполяции первых производных. В целом, надежность сверхдолгосрочных прогнозов определялась величиной вклада и устойчивостью тенденции на будущее долгопериодных климатических составляющих. Практическое значение результаты календарных сверхдолгосрочных прогнозов для расчетов стока

могут иметь в лучшем случае для временных сооружений, проектируемых на 10-15 лет. Вместе с тем, экстремальные значения циклов составляющих наибольшего временного масштаба, связанных с климатическими изменениями, необходимо учитывать для сооружений высокого класса капитальности, проектируемых на период эксплуатации 100200 лет.

ГЛАВА 7 посвящена методам определения расчетных гидрологических характеристик в неоднородных и нестационарных условиях и включает следующие основные вопросы:

- особенности расчетов стока в изменяющихся условиях;

- формула эмпирической обеспеченности при любой повторяемости (продолжительности) гидрологических событий и ее приложения;

- эффективная аппроксимация эмпирических распределений;

- принципы назначения расчетных обеспеченностей и оценка погрешностей расчетных гидрологических величин;

- методы расчетов традиционных гидрологических характеристик в изменяющихся условиях;

- методы расчетов характеристик цикличности в изменяющихся условиях;

- методика расчета внутригодового распределения на основе общей модели колебаний стока.

В качестве особенностей расчетов в изменяющихся условиях рассматривались: неоднородность и изменчивость временных рядов, неодинаковая продолжительность случайных событий, вопросы выбора аналитического распределения для аппроксимации, экстраполяция и оценки погрешностей расчетов.

Основная принятая концепция расчетов состояла в экстраполяции стохастических моделей в виде функции распределения на период эксплуатации гидротехнических сооружений и водохозяйст-

венных объектов, что дало необходимость поставить в соответствие обеспеченность и период повторяемости, включающий как период наблюдений, так и период эксплуатации.

В известной формуле оценки эмпирических обеспеченностей:

Р = т/ (п+1)

( 9 )

был учтен фактор времени, что дало основание для

ее применения в случае разных интервалов между случайными событиями (или для разной продолжительности случайных событий), которые могут быть меньше, больше или равны одному году. Полученная формула имела следующий вид:

= И)]

п +1 п-Тт %3

(10)

при : Х1(Т1)>Х2(Т2)+ > ... >Хт (Тш) ,

где Тц Т2, • • • , Тю - продолжительности гидрологических событий или интервалы времени между ними в годах.

Можно легко убедиться, что формула (10) в частном случае преобразуется в (9). Приложение формулы (10) показано на примерах построения эмпирических распределений: селевых расходов воды на р.Каратал (Джунгарский Алатау), имеющих интервалы между событиями от 10 дней до 4 лет; амплитуд циклов процесса наименьшего масштаба для ряда годового стока на р.Неман - г.Гродно и максимальных расходов затопления на р.Бурее у с.Каменка с интервалами между событиями от 1014 дней до 2-3 лет.

В вопросе эффективной аппроксимация эмпирических распределений было рассмотрено две основные проблемы: выбор критерия и аналитического распределения для аппроксимации. Предложен

новый критерий оценки эффективности аппроксимации, основанный на совместной минимизации двух условий: стандартной погрешности аппроксимации по МНК и наибольшей погрешности в области больших или малых обеспеченностей. В качестве эффективной аналитической аппроксимации предложено применение ограниченного с двух сторон /?-распределения, для которого осуществлено обобщение на случай четырех параметров и получены формулы, связывающие параметры с моментными оценками. На примерах применения Р~

распределения для аппроксимации эмпирических распределений максимальных расходов воды показана их высокая эффективность и возможность применения для определения оценочных значений верхних и нижних пределов колебаний характеристик стока в однородных и стационарных условиях .

Для назначения величин проектных обеспеченностей была разработана новая система нормирования, основанная на двух положениях:

- обеспеченность соответствует повторяемости события в годах;

- т.к. расчеты стока являются частным случаем прогноза, общий период повторяемости должен включать в себя как период поверочной подвыбор-ки (период наблюдений), так и период прогноза, т.е. совместный период проектирования, строительства и эксплуатации сооружения или объекта.

В результате формула определения проектной обеспеченности (для случая максимальных расходов воды) имеет вид:

Рйпах = - * 100%, ( 11 )

тн + тп + тэ

где: Т „, Т п , Тэ - периоды наблюдений, проектирования и эксплуатации сооружения в годах.

Расчетное значение гидрологической характеристики, соответствующее проектной обеспеченности, содержит также погрешности экстраполяции, которые до настоящего времени определялись способом статистического моделирования. В данной работе оценка погрешностей расчетов была осуществлена с помощью имитационного моделирования для конкретных проектных ситуаций на примерах наиболее продолжительных рядов наблюдений за стоком, также как и по ряду палеореконструк-ций. В результате получено, что, во-первых, теоретические и фактические погрешности могут различаться в несколько раз, а, во-вторых, при существующей системе нормирования систематические завышения проектных расходов достигают десятки и сотни процентов, как показано на отдельных примерах, в то время как по предлагаемой схеме различия не превышают 15-20%.

В итоге были разработаны методики расчетов в изменяющихся условиях как для традиционных гидрологических характеристик, так для расчетных характеристик цикличности. Первая методика основана на уравнении:

Уантр/ t =Pt У климат/ t=Pt I ( 12 )

где Ур1 - расчетное значение гидрологической характеристики проектной обеспеченности Рг ;

/(Рь (Уест)) ~ расчетное значение гидрологической характеристики в естественных условиях;

УантР./1=Р£ - значение составляющей стока, обусловленной влиянием хозяйственной деятельности на период времени в будущем, соответствующий Рг~ой проектной обеспеченности;

У климат/г=Р1 ~ значение составляющей стока, обусловленной влиянием современного изменения климата на период времени в будущем, соответствующий Рг-ой проектной обеспеченности.

Общее уравнение для реализации второй методики имеет вид:

съ^/Цр, (СП ест (13)

где Ch.pt ~ расчетная характеристика цикличности;

/(ЕРг(СЬес?)) - расчетное значение естественных разномасштабных составляющих со стохастической формой модели;

ест - алгебраическая сумма прогнозных или экспертных значений циклических характеристик для естественных составляющих разного временного масштаба с детерминированно-стохастической формой моделей колебаний.

Выбор расчетных характеристик цикличности рассмотрен при реализации расчетов различных видов стока: максимального, минимального, среднегодового .

Приложение первой методики показано на примерах различных ситуаций влияния хозяйственной деятельности и изменения климата для р.Нил

г.Асуан, р. Дунай - с.Оршова, р.Урал г.Орск. Приложение второй методики расчетов характеристик циклов показано на примерах расчетов годового стока на р.Енисей - г.Саяногорск, максимального и минимального стока на р.Уссури - с.Шереметьево. В каждом примере имитировалась конкретная проектная ситуация и определялись расчетные проектные расходы с учетом гарантийных надбавок.

В заключении главы приведена методика расчета внутригодового распределения на основе общей модели колебаний стока. В отличии от существующей модели реального года или метода В.Г.Андреянова, предлагаемая методика не искажает вида функции годового хода и позволяет отнести имеющую место неоднородность в рядах среднемесячного стока к особенностям синоптиче-

ских условий конкретного года. Алгоритм методики включает:

- нахождение ординат среднего многолетнего гидрографа (Уср1);

- определение за каждый год коэффициентов функции годового хода В1, ВО и остатков (ЕРх) или их стандарта (Бе) , характеризующего интенсивность макросиноптических процессов на основе зависимостей между конкретным годов и средним многолетним гидрографом;

- декомпозицию рядов В1, ВО и Ех (или 5е) и их экстраполяцию в форме функций распределений или других моделей на период эксплуатации объекта или сооружения;

- определение ординат расчетного внутригодового распределения (Урх) проектной обеспеченности Р как композиции распределений составляющих по формуле:

YpJ = В1Р1Уср1 + В0Р2 + ЕР31 , ( 14 )

где: УРх ~ значение ординаты расчетного внутри-годового распределения Р§-ой проектной обеспеченности 1-го месяца;

Р-±, Р2 , Рз ~ расчетные обеспеченности составляющих из которых складывается проектная обеспеченность (Р) композиции.

Реализация предлагаемой методики показана на примере расчета внутригодового распределения стока для р.Енисей - г.Саяногорск при заданной имитационной ситуации расчетов для целей проектирования ГЭС I класса капитальности и водохранилища сезонного регулирования.

Основные выводы и результаты

В качестве основных результатов, полученных в диссертационной работе, можно отметить следующие .

1. Создана методология и сформулирована общая математическая модель многолетних колебаний речного стока для проведения гидрологических расчетов в изменяющихся природных условиях, позволяющая учитывать неоднородность временных рядов гидрологических характеристик за счет влияния антропогенных факторов и естественных составляющих стока разных временных масштабов, свойства циклических колебаний естественных составляющих стока и возможную нестационарность каждой однородной составляющей. Разработанная общая методика расчетов в изменяющихся условиях основана на выделении из общего процесса колебаний однородных антропогенных и разномасштабных естественных составляющих стока, оценке их закономерностей во времени, экстраполяции каждой составляющей на период эксплуатации сооружений в зависимости от установленных закономерностей и объединении проэкстраполированных величин в одну расчетную гидрологическую характеристику.

2. Дана общая классификация восстановления многолетних рядов гидрологических характеристик в зависимости от наличия исходной информации о стоке и его факторах. На основе стохастического моделирования осуществлена оценка эффективности приведения непродолжительных рядов гидрологических характеристик и их параметров к многолетнему периоду. В основу методики оценки эффективности положен принцип эквивалентных периодов и получены номограммы и расчетные формулы для определения эффективности приведения средних значений, коэффициентов вариации, асимметрии и автокорреляции.

3. Разработана методика восстановления многолетних рядов годового стока по стокоформи-рующим факторам при полном отсутствии гидрометрической информации, основанная на представлении годового стока в виде суммы сезонных составляющих и применении регрессионных уравнений

балансовой структуры. Предложены формулы для оценки погрешности при определении рассчитываемых гидрологических характеристик в зависимости от погрешности факторов и коэффициентов применяемой модели. Реализация разработанной методики восстановления годового стока и оценка ее эффективности на независимом материале осуществлена с привлечением информации по 150 водосборам, находящимся в разных климатических и орографических зонах европейской территории России. В результате установлено, что полученная погрешность восстановления, в среднем составляющая 8-14% для годового стока и соответствует теоретическому значению погрешности расчета в зависимости от погрешностей факторов и коэффициентов модели.

4. Приведены способы обобщения результатов расчета одной гидрологической характеристики, полученной по нескольким разным методам. Выбраны показатели оценки эффективности обобщения и дана оценка влияния возможной связанности методов на результат обобщения. Оценка эффективности обобщения показана на примере расчета максимальных расходов дождевых паводков 1%-ной обеспеченности, полученных по 6 разным методам для 77 рядов наблюдений в бассейнах рек Волги, Дона, Днепра.

5. Разработана общая схема выделения из рядов наблюдений однородных составляющих стока, обусловленных влиянием хозяйственной деятельности и естественных составляющих стока разных временных масштабов в зависимости от наличия и объема информации о факторах. В качестве примеров показано выделение однородных составляющих в многолетних рядах различных стоковых характеристик, обусловленных такими факторами хозяйственной деятельности, как регулирование стока гидроэлектростанциями, водозаборами и сбросами воды, орошением. Проведен анализ и установлены закономерности многолетних рядов выделенных ан-

тропогенных составляющих стока. Для определения однородных составляющих, обусловленных естественными колебаниями стока разных временных масштабов, разработаны новые эмпирико-статисти-ческие методы: метод срезки и метод декомпозиции на основе средних условий и осуществлена оценка их эффективности. Предложен способ определения составляющей стока, обусловленной совместным влиянием естественного долгопериодного и современного антропогенного изменения климата .

6. Для анализа и моделирования естественных составляющих стока разных временных масштабов, как на межгодовом, так и на внутригодовом интервалах времени, выбраны новые информативные характеристики циклов .колебаний стока (периоды, амплитуды, продолжительности подъемов, спадов циклов и т.д.), полученные для циклов каждой однородной составляющей. Разработан метод совместного моделирования внутригодовых и межгодовых колебаний стока. Анализ характеристик циклических колебаний на внутригодовом интервале времени осуществлен на примерах гидрографа, температуры воздуха и суточных сумм осадков. Анализ характеристик циклов для составляющих разных временных масштабов на межгодовом интервале проведен для 4 9 наиболее продолжительных рядов наблюдений за годовым стоком на реках бывшего СССР, для 31 наиболее продолжительного ряда наблюдений на реках мира, для 22 самых продолжительных рядов сумм годовых осадков и 47 рядов среднегодовой температуры воздуха, рядов колебаний уровней озер, осредненных по территории температур воздуха и других факторов. В результате анализа получен вывод об устойчивости характеристик циклов за период последних 15 0200 лет и определен вклад каждой составляющей разного масштаба в общие колебания стока. Совместные модели, учитывающие как внутригодовые, как и межгодовые колебания, были построены на

примерах как естественного, так и зарегулированного стока и для рядов некоторых факторов. Моделирование тысячелетних реконструкций было рассмотрено на примере 4136-летнего восстановленного ряда годового стока на р.Днепр п.Лоцманская Каменка, для которого определены характеристики циклов процессов разных временных масштабов (масштаба нескольких лет, нескольких десятков лет, столетнего и тысячелетнего масштабов) и их погрешности при экстраполяции .

7. Разработан метод моделирования полей гидрологических характеристик, основанный на принципе полилинейности с разделением полей на две однородные составляющие: климатическую, характеризуемую градиентом (коэффициент В2) и уровнем поля (коэффициент В0) и макросиноптиче-скую, описывающую пространственно-временную изменчивость по территории внутри конкретного года и выраженную в виде остаточной дисперсии пространственной модели (параметр Бе). Моделирование полей стока осуществлено на основе многих десятков рядов наблюдений за стоком и его факторами в бассейнах рек Волги, Дуная, Приморья, что позволило установить как общие закономерности временных колебаний коэффициентов и параметров пространственных моделей для каждой гидрометеорологической характеристики, так и определить уравнения взаимосвязей между разномасштабными составляющими разных характеристик.

Также предложен ряд новых методов для оценки эффективности, устойчивости сверхдолгосрочных прогнозов и определения пределов прогнозирования. Разработанные методы сверхдолгосрочного прогнозирования были апробированы для рядов годового стока на примере рек с разной степенью озерной и бассейновой зарегулированности (р.Нева, р.Неман, р.Дунай), климатических составляющих стока и его факторов (бассейн р.Тиссы), а также на примере отдельных факторов, таких как характеристика общей увлажненности территории в виде колебаний уровня Каспийского моря и солнечной активности как внешнего фактора. Прогнозы были даны на период от 1-2 лет до 20-30 лет в зависимости от рассматриваемой характеристики и оценка их погрешности осуществлена на независимом материале. Установлено, что чем значительнее вклады составляющих больших временных масштабов в общий процесс колебаний или чем больше естественная зарегулиро-ванность, тем эффективнее результаты прогноза и больше возможный период заблаговременности.

9. Гидрологические расчеты определены как частный случай сверхдолгосрочных прогнозов и методология сверхдолгосрочного прогнозирования была применена для определения значений проектных обеспеченностей с учетом периода наблюдений и периодов проектирования, строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений и водохозяйственных объектов. Усовершенствованы методы определения эмпирических обеспеченностей, выбора эффективного аппроксимирующего аналитического распределения, оценки эффективности аппроксимации и определения погрешностей расчетных гидрологических характеристик. В частности, получена формула расчета эмпирической обеспеченности для гидрологических событий разной повторяемости и продолжительности и ее применение показано для рядов селевых расходов воды в районе Джунгарского Алатау, рядов амплитуд и пе-

риодов циклов процесса наименьшего масштаба годового стока на р.Неман, имеющих повторяемость событий реже 1 года и для рядов максимальных расходов затопления для р.Бурея - с.Каменка, имеющих повторяемость чаще одного раза в год. Применение усовершенствованного варианта /?-распределения показано на примерах аппроксимации эмпирических распределений максимального стока на реках Волге, Сухоне, Вятке. В качестве нового критерия оценки эффективности аппроксимации эмпирических распределений предложено совместное использование средней квадратической и максимальной погрешностей, определенных с помощью метода наименьших квадратов. Предложены три способа оценки погрешности расчетных гидрологических величин по эмпирическим данным в зависимости от объема ряда наблюдений и их применение показано на примерах ряда максимальных расходов затопления на р.Бурея - с. Каменка, для периодов и амплитуд циклов процесса наименьшего масштаба в наиболее продолжительном ряду годового стока на р.Рейн - г.Базель и для 200-300-летних выборок из реконструированного ряда годового стока на р.Днепр - п.Лоцманская Каменка, что позволило получить конкретные значения погрешностей расчетных квантилей.

10. Разработана методика гидрологических расчетов традиционных гидрологических характеристик в условиях влияния хозяйственной деятельности и современных изменений климата. Применение методики показано для различных ситуаций влияния хозяйственной деятельности и изменения климата на реках Нил, Дунай, Урал.

11. Разработаны методы расчета различных гидрологических характеристик (годового, максимального, минимального стока) на основе показателей циклов колебаний составляющих стока разных временных масштабов (периодов и амплитуд циклов и т.д.). Апробация методов показана на

примерах расчета среднегодового, максимального и минимального стока на реках Енисей и Уссури.

12. Разработана методика расчета внутриго-дового распределения на основе общей модели колебаний стока, учитывающей параметры функции внутригодового хода и отклонения от этой функции, обусловленные индивидуальными макросиноп-тическими особенностями конкретного года, и проведена апробация методики для р.Енисей-г.Саяногорск. При этом, для реализации данной методики, как и всех остальных предлагаемых методов гидрологических расчетов, осуществлялось имитационное моделирование, включающее в себя задание вида проектируемого объекта, сроков его строительства и эксплуатации, а также пропорциональное разделение ряда наблюдений на условные подвыбоки наблюдений, строительства и эксплуатации для целей определения погрешностей расчетных значений квантилей.

Пути дальнейшего развития проведенных исследований могут состоять в следующем:

- установление пространственно-временных закономерностей характеристик циклических колебаний различных видов стока и факторов на основе моделирования большого количества многолетних временных рядов;

- оценка эффективности экстраполяции на период до 10-15 лет для различных характеристик стока и факторов, выполненная на большом объеме данных ;

оценка эффективности определения расчетных квантилей на основе большого количества примеров, включая косвенные факторы, палеореконст-рукции и т.д. с целью получения обобщений;

- создание основ общей теории колебаний стока совместно на внутригодовом и межгодовом интервалах времени и основ теории расчетов стока в изменяющихся природных условиях.

Список основных публикаций автора по теме

1. Лобанов В.А., Степаненко С. Р. К вопросу о приведении коротких рядов наблюдений к многолетнему периоду. - Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1982, вып.89, с. 31-40.

2. Лобанов В.А. Статистические критерии и регрессия при анализе многолетних колебаний речного стока. - Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н., Л, 1983. - 15 с.

3. Рекомендации по статистическим методам анализа однородности пространственно-временных колебаний речного стока (Рождественский A.B., Лобанов В.А., Сахарюк A.B.) - Гидрометеоиздат, 1984 - 79 с.

4. Лобанов В.А. Влияние асимметрии и автокорреляции на распределения выборочных коэффициентов уравнения регрессии и множественной корреляции. - Сб. Вопросы гидрологии суши, Л.: Гидрометеоиздат, 1986 - с.30-36.

5. Лобанов В.А. Влияние асимметрии и автокорреляции на статистики критерия Диксона. - Сборник работ по гидрологии, N 18, - Л. : Гидрометеоиздат, 1987.

6. Лобанов В. А. Статистические методы анализа многолетних колебаний речного стока. - В кн.: Пространственно-временные колебания стока рек СССР. -Л.: Гидрометеоиздат, 1988, с. 5-46.

7. Лобанов В.А. К вопросу об осреднении стоко-формирующих факторов. - Сборник работ по гидрологии, N20, 1988, с. 10-17.

8. Лобанов В.А., Лобанова Е.В. Анализ динамики синхронности минимального стока на Азиатской территории СССР. - Сборник работ по гидрологии, N 20, 1988, с. 10-22.

9. Лобанов В.А. Анализ стационарности многолетних колебаний факторов годового стока. - В кн.: Пространственно-временные колебания стока рек СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988, с. 117-125.

10. Лобанов В.А., Степаненко С. Р. Эмпирические методы фильтрации и разделения природных процессов на разномасштабные составляющие. - тез. докл. III Всесоюзной конф. "Перспективные методы планирования эксперимента", Гродно, 1988. .11. Лобанов В.А. О соотношении между уравнениями баланса и регрессии. - Сборник работ по гидрологии, N21, 1989, с.10-24.

12.Лобанов В.А., Леонов В.Е. Эмпирическая проверка состоятельности обобщенных параметров гидрометеорологических рядов. - Метеорология и гидрология, N10, 1990, с.10-18.

13. Лобанов В.А. Оценка эффективности приведения параметров и квантилей распределения к многолетнему периоду. - В кн.: Оценка точности гидрологических расчетов, -Л.: Гидрометеоиздат, 1990, с.20-60.

14. Лобанов В.А., Кучеренко В.Е. Методика расчета годового стока в виде сезонных составляющих. - Труды ГГИ, вып.357, 1992, с.61-79.

15. Лобанов В.А., Смирнов И.А. Декомпозиция метеорологических процессов и анализ их характеристик эмпирическими методами. - Межвузовский сборник "Вопросы прогноза погоды, климата и циркуляции атмосферы", Пермь, 1992, с. 101108.

16. Лобанов В.А. Современные изменения климата и их влияние на речной сток (критический обзор состояния проблемы). - В кн. : "Гидрологически исследования и расчеты при экологическом обосновании водохозяйственных проектов", ЛГМИ, 1993, с. 102-126.

17. Лобанов В.А. Применение моделей нестационарных процессов для гидрологических расчетов. - Избранные доклады Международного Симпозиума "Расчеты стока при проектировании", С.Петербург, 30 октября - 3 ноября 1995, ЮНЕСКО-ПРЕСС, 10 стр (в печати).

18. Lobanov V.A. Interpretation of Stochastic Concept in Hydrology and Hydraulics. Proceedings of the Sixth Internation Symposium on Stochastic Hydraulics, Taipei, Taiwan, 1992, pp.655-662.

19. Lobanov V.A. Methods of Estimation of the Global Climate Change and its Influence on the Runoff. - Proceed. of the Second Soviet-American Symposium on Hydrological and Hydrogeological Problems of Environment, Washington, USA, 16-20 May, 1993, pp.10-18.

20. Lobanov V.A. Computations and Forecasts of Runoff with Changing Natural Conditions. Abstract of the paper for the Conference "Stochastic Methods in Hydrology and Environmental Engineering", Waterloo, Canada, 21-23 june, 1993, pp.206-207.

21. Lobanov V.A. Methods of Runoff Computations at Ungauged Sites in Cold Russian Regions with Climate Change. - Extended abstracts of the Symposium, Espoo, Finland, 1994, pp.20-22.

22. Lobanov V.A. Methods of Computations of Water Resources with Changing Natural Conditions. - Proc. of International Symposium: Water Resources Planning in a Changing World, Karlsruhe, Germany, 1994, pp.93-103.

23. Lobanov V.A. Utilization of Soil Information for Assessment of Climate Change and Man's Impact. - Proceedings of Soil Congress, Acapulco, Mexico, 10-16 July, 1994, Vol.6b, Comm. V., pp.10-13.

24. Lobanov V.A., Lobanova E.V. Methodology of Hydrological Computations and Super-long-term Forecasts in Conditions of Climate Change and Man'slmpacts. - Proc. of XVIIth Conference of the Danube Countries on Hydrological Forecasting and Hydrological Bases of Water Management, Budapest, 5-9 September, 1994, Vol.1, pp.481-487.

25. Lobanov V.A. Applications of Dynamic Hydrology Methods for Management of Integrated Water Resources. - Pre-proc. of International Conference on Integrated Water Resources Management "Living with Water", Amsterdam, 1994, pp.759-760.

26. Lobanov V.A. Methods of Computations and Forecasts of Water Resources for Demands Management. - Proc. of VIII IWRA World Congress on Water Resources. Vol.2, Cairo, Egipt, 21-25 November, 1994, T6-S6, pp.1.1-1.18.

27. Lobanov V.A. Forecasting of Climate Variation on the Basis of Cyclic and Different-Scale Conception. - Abstracts of Third Intern. Conference on Modelling of Global Change and Variability, Hamburg, Germany, 4-8 September, 1995, pp.10-11.

28. Lobanov V.A., Stepanenko S.R. Application of Non-Stationary Processes Theory for Modelling of Large-Scale Climatic and Synoptic Components. - Abstracts of Third Intern. Conference on Modelling of Global Change and Variability, Hamburg, Germany, 4-8 September, 1995, pp. 20-21.

29. Lobanov V.A. Statistical Decisions in Changing Natural Conditions. - Proc. of Intern. Conference on Statistical and Bayesian Methods in Hydrological Sciences, Paris, 11-13 September, 1995, pp. 20-42.

30. Lobanov V.A., Lobanova E.V., Leonov V.E. Hydrological Computations in the Conditions of Environmental Change. - Proceedings of Intern. Conference on Modelling and Simulation 1995 (MODSIM'95), Newcastle, Australia, 27-30 November, 1995, pp.23-29.

31. Lobanov V.A., Lobanova V.E., Stepanenko S.R. Assessment and Forecast of Regional Environmental Change. (MODSIM'95), Newcastle, Australia, 27-30 November, 1995, pp.17-23.

32. Lobanov V.A., Lobanova E.V., Stepanenko S.R. Decomposition and Modelling of Complex Processes under Environmental Change. Proceedings of Intern. Conference on Modelling and Simulation 1995 (MODSIM'95), Newcastle, Australia, 27-30 November, 1995, pp.30-36.

33. Lobanov V.A., Lobanova E.V., Stepanenko S.R. Methods of Spatial Modelling and Data Synthesis Environmental Change. - Proceedings of Intern. Conference on Modelling and Simulation 1995 (MODSIM'95), Newcastle, Australia, 27-30 November, 1995, pp.36-42.

34. Lobanov V.A., etc. Development of Non-Stationary - Non-Homogeneous Processes Theory for Investigations in Geophysical Sciences to and after 2000. - Proc. of Int. Conf. on Conception, Aim, Program and Application of Basic Research in the Field of Geography to 2000, Belgrade, Jugoslavia, 1995, 8 p.

35. Lobanov V.A., Lobanova H.V., Stepanenko S.R. Impact of Modern Climate Change on the Intercommunication: Global Ocean - Land (Northern Hemisphere). - Oceanology International, Conf. Proc., Vol.2, Brighton, UK, 1996, p.211- 220.

36. Lobanov V.A. Using of Decomposition Methods for Climate Variability and Climate Change Detection. - Proc. of European Conference on Applied Climatology. - Norrkoping, Sweden, May 1996, p. 153-154.

37. Lobanov V.A., Lobanova H.V. Methods for Analysis and Prediction of Dynamic Characteristics of Floods and Droughts. - IAHS Publ. of 5th Scient. Assembly of IAHS in Rabat, 1997 .

38. Lobanov V.A. Modelling of the dynamic properties of hydrological processes. In Hydrology in a Changing Environment. John Wiley & Sons, Vol.1, 1998, p.153-162.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Лобанов, Владимир Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДОЛОГИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ

В НЕОДНОРОДНЫХ И НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ.

ЕЕ Ограничения существующих моделей многолетних колебаний для расчетов стока в изменяющихся условиях.

1.2. Анализ существующих методов гидрологических расчетов.

1.2.1. Методы при наличии данных наблюдений.

1.2.2. Методы при недостаточности данных наблюдений.

1.2.3. Методы при отсутствии данных наблюдений.

1.3. Модели временных рядов, используемые в сверхдолгосрочных прогнозах.

1.4. Принятая модель многолетних колебаний для расчетов стока в изменяющихся условиях.

1.5. Концепция гидрологических расчетов в изменяющихся условиях.

2. МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МНОГОЛЕТНИХ РЯДОВ СТОКА.

2.1. Классификации и общая схема восстановления многолетних рядов.

2.2. Оценка погрешности рассчитываемой гидрологической величины.

2.3. Оценка эффективности приведения к многолетнему периоду.

2.4. Восстановление годового стока в виде суммы сезонных составляющих по стокоформирующим факторам.

2.4.1. Обоснование принятой модели.

2.4.2. Общий алгоритм методики синтеза годового стока.

2.4.3. Выбор однородных гидрологических сезонов.

2.4.4. Определение эффективного территориального уравнения.

2.4.5. Обобщение факторов стока и параметров по площади.

2.4.6. Примеры синтеза многолетних рядов годового стока.

2.5. Оценка эффективности обобщения результатов расчета одной величины несколькими методами.

2.5.1. Общие положения.

2.5.2. Методы обобщения нескольких расчетных величин.

2.5.3. Пример оценки эффективности объединения результатов, полученных по разным методам.

3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СТОКА.

3.1. Общая схема определения однородных составляющих.

3.2.Анализ эффективности основных статистических методов декомпозиции для определения составляющих стока разных временных масштабов.

3.3. Методы оценки погрешностей.

3.4. Метод определения составляющих естественного стока разных временных масштабов, основанный на однородных условиях метод "срезки").

3.4.1. Определение.

3.4.2. Алгоритм метода.

3.4.3. Оценка эффективности метода.

3.5. Метод определения составляющих естественного стока разных временных масштабов, основанный на средних условиях.

3.6. Методы определения однородных составляющих стока, обусловленных хозяйственной деятельностью.

3.6.1. Классификация методов.

3.6.2. Влияние водохранилищ и ГЭС на изменение естественного стока (на примере некоторых крупных ГЭС России ).

3.6.3. Анализ влияния водозаборов и сбросов в пределах экономических районов (на примере Уральского региона).

3.6.4. Влияние орошения на годовой сток (на примере бассейна рек Арала).

3.7. Определение составляющих стока, обусловленных современным изменением климата.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДНОРОДНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СТОКА РАЗНЫХ ВРЕМЕННЫХ МАСШТАБОВ.

4.1. Цели и информация.

4.2. Моделирование однородных составляющих внутригодовых колебаний.

4.2.1. Моделирование колебаний стока.

4.2.2. Моделирование колебаний факторов стока внутри года.

4.3. Моделирование однородных составляющих межгодовых колебаний.

4.3.1. Межгодовая изменчивость гидрологических характеристик.

4.3.2. Межгодовые колебания сумм годовых осадков.

4.3.3. Межгодовые колебания среднегодовой температуры воздуха.

Введение Диссертация по географии, на тему "Расчеты речного стока в неоднородных и нестационарных условиях"

Состояние проблемы.

Современный период, включающий последнее столетие, характеризуется возрастающим воздействием человека на окружающую среду и развитием ноосферы (Вернадский В.И., 1934), которая формируется, как правило, путем внедрения в другие сферы и за счет их изменения. В гидрологии наглядным примером подобного воздействия является влияние хозяйственной деятельности на водосборах и в руслах рек, а также современное антропогенное изменение климата, что приводит к нарушению естественного характера гидрологических процессов.

Основное методологическое противоречие существующих методов гидрологических расчетов состоит в несоответствии представления временных рядов гидрологических характеристик в виде стационарного процесса, означающего постоянство во времени его основных параметров (среднее значение, вариация, автокорреляция и т.д.), в то время как имеет место внешнее изменяющееся воздействие антропогенных факторов. В результате антропогенное воздействие приводит к неоднородности рядов гидрологических характеристик, которые помимо естественных колебаний будут включать и антропогенные составляющие стока, и к их нестационарности, т.к. антропогенные составляющие, как правило, изменяются во времени.

- неоднородность временных рядов, обусловленную как влиянием антропогенных факторов, так и естественными составляющими стока разных временных масштабов;

- свойства циклических колебаний естественных составляющих стока разных временных масштабов;

- нестационарность рядов гидрологических характеристик и их параметров, связанную с возможной нестационарностью как влияющих анП тропогенных факторов, так и естественных составляющих стока разных временных масштабов.

Цель работы.

Отдельно по основным направлениям исследований целями работы являются:

• разработка методов определения однородных составляющих стока, обусловленных как антропогенными факторами, так и естественными колебаниями разных временных масштабов и количественная оценка этих составляющих в многолетних рядах гидрологических характеристик;

• исследование характеристик структуры временных рядов для каждой однородной составляющей стока как на внутригодовом, так и межгодовом интервалах времени;

• применение гидрологических характеристик, описывающих циклические колебания разных временных масштабов на внутригодовом и межгодовом интервалах, в расчетах годового, максимального, минимального стока и внутригодового распределения стока.

Основные защищаемые положения диссертационной работы:

- методология совместного моделирования внутригодовых и межгодовых колебаний стока и применение общей модели колебаний для расчетов внутригодового распределения стока;

Научная новизна

В диссертационной работе впервые получены следующие основные результаты:

• разработана методика восстановления многолетних рядов годового стока в виде суммы сезонных составляющих по стокоформирующим факторам при отсутствии данных гидрометрических наблюдений и осуществлена оценка ее эффективности для водосборов европейской территории России;

• разработаны эмпирико-статистические методы определения однородных составляющих разных временных масштабов в рядах естественного стока как на межгодовом, так и на внутригодовом интервалах времени и осуществлена оценка вкладов составляющих разных временных масштабов в общий процесс естественных колебаний, исследованы закономерности циклических характеристик каждой составляющей во времени для наиболее продолжительных рядов стока и стокоформирующих факторов;

• разработан метод моделирования полей гидрологических характеристик, учитывающий внутригодовые и межгодовые колебания стока, и проведено исследование параметров моделей как во времени, так и в зависимости от факторов;

• разработана и апробирована на примерах методика гидрологических расчетов разных видов стока на основе характеристик циклов естественных колебаний разных временных масштабов;

• разработана методика расчета внутригодового распределения стока на основе общей модели, учитывающей как внутригодовые, так и межгодовые колебания.

Результаты, полученные в диссертационной работе, по мнению автора достоверны и достаточно обоснованы, т.к.:

- они получены по многолетним рядам гидрологических характеристик и их факторов продолжительностью 100-200 лет в различных климатических и орографических условиях, а также по палеореконструкциям продолжительностью в несколько тысячелетий;

- оценка эффективности полученных результатов проверялась на независимом от расчетов материале наблюдений;

Практическая значимость

Практическая значимость полученных результатов заключается в том, что они являются теоретической и методической основой решения важной народнохозяйственной задачи по выполнению гидрологических расчетов в изменяющихся природных условиях, под которыми понимается как возрастающее влияние антропогенных факторов, так и учет циклических свойств естественных составляющих многолетних колебаний стока разных временных масштабов.

Внедрение результатов осуществлялось как в виде выполнения различных госбюджетных научно-исследовательских тем в Государственном гидрологическом институте на протяжении 15 лет, участия в хоздоговорных работах с проектными и государственными организациями (Ленгидро-проект, Ленатомпроект, Гипротранс, Союзводпроект, администрация г.Орска, Гипробум, Ленводоканалпроект - Уником и другие), исследований при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, а также при подготовке методических рекомендаций по новым методам гидрологических расчетов (ГГИ, Союзводпроект) и новой редакции СНиПа (ГГИ).

- восстановлении многолетних рядов стоковых характеристик и оценке эффективности восстановления при недостаточности и полном отсутствии гидрометрических наблюдений в пункте проектирования на основе связей с более продолжительными рядами в пунктах-аналогах, построении зависимостей стока от факторов и на основе пространственных моделей;

- в задачах оптимизации размещения сети гидрологических наблюдений;

- проведении гидрологических и водохозяйственных расчетов как в условиях антропогенного влияния, так и в естественных условиях для событий повторяемостью реже или чаще, чем раз в год, расчетов с учетом многолетних циклов водности, сезонных колебаний стока и с использованием новых характеристик цикличности в расчетах стока;

- определении количественных "вкладов" в наблюдаемые колебания стока как антропогенных составляющих, так и естественных составляющих разных временных масштабов и исследовании закономерностей этих составляющих во времени и по территории;

- перспективной оценке будущих колебаний стока и стокоформирую-щих факторов;

- оценке эффективности гидрологических прогнозов, расчетов и обобщения одной гидрологической характеристики, полученной разными методами;

- чтении лекций по новым методам гидрологических расчетов;

- применении программных комплексов по новым методам гидрологических расчетов, разработанных автором для персональных компьютеров.

Апробация работы

Научные результаты исследований, объединенные в диссертационную работу, многократно докладывались на семинарах отдела речного стока, лаборатории расчетов стока, секциях и ученых Советах ГГИ за период с 1985 по 1996 годы, на семинарах и совещаниях в различных проектных организациях, исследовательских и учебных учреждениях. Кроме того, основные положения и результаты диссертации докладывались на конференциях молодых ученых и специалистов (ВНИИГМИ-МЦД, Обнинск, 1980; ГГИ, Ленинград, 1982, 1984), на Всесоюзной конференции по перспективным методам планирования эксперимента (Гродно, Белоруссия, 1988), на V-ом Всесоюзном гидрологическом съезде (Ленинград, 1985), Всесоюзном совещаниии по опыту применения СНиП 2.01.14-83 (Санкт-Перербург, 1992), Международной конференции "Стохастические и статистические методы в гидрологии и инженерных науках" (Ватерлоо, Канада, 1993), 4-ом Международном симпозиуме по развитию холодных регионов (Эспоо, Финляндия, 1994), Международном симпозиуме по планированию водных ресурсов в изменяющемся мире (Карлсруэ, Германия, 1994), XV-ом Международном конгрессе по почвенным наукам (Акапулько, Мексика, 1994), XVII-ой Международной конференции Дунайских стран (Будапешт, Венгрия, 1994), Международной конференции по управлению водными ресурсами "Жизнь с водой" (Амстердам, Нидерланды, 1994), Vlll-ом Международном конгрессе по водным ресурсам (Каир, Египет, 1994), 3-ей Международной конференции по моделированию глобальных изменений климата и климатической изменчивости (Гамбург, Германия, 1995), Международном симпозиуме по расчетам стока для проектирования (Санкт-Петербург, 1995), семинарах в Белградском университете, Институте географии Сербии, государственном гидрометеорологическом институте Югославии (Белград, Югославия, 1995), институте гидрологии Валлингфорда (Великобритания, 1996), VIII международной океанологической конференции (Брайтон, Великобритания, 1996), l-ой Европейской конференции по прикладной климатологии (Норчепинг, Швеция, 1996), XVIII-ой Международной конференции Дунайских стран (Грац, Австрия, 1996). В общей сложности по теме диссертации опубликовано более 70 работ, том числе 38 в зарубежных международных изданиях.

Заключение Диссертация по теме "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия", Лобанов, Владимир Алексеевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В качестве основных результатов, полученных в диссертационной работе, можно отметить следующие.

3. Разработана методика восстановления многолетних рядов годового стока при полном отсутствии гидрометрической информации по стокоформирующим факторам, основанная на представлении годового стока в виде суммы сезонных составляющих и применении регрессионных уравнений балансовой структуры. Сформулирован принцип предельной погрешности при определении рассчитываемых гидрологических характеристик в зависимости от погрешности факторов и коэффициентов применяемой модели. Реализация разработанной методики восстановления годового стока и оценка ее эффективности на независимом материале осуществлена с привлечением информации по 150 водосборам, находящимся в разных климатических и орографических зонах европейской территории России. В результате установлено, что полученная погрешность восстановления, в среднем составляющая 8

14% для годового стока, находится в соответствии с предельной погрешностью, определенной на основе погрешностей факторов и параметров модели.

5. Разработана общая схема выделения однородных составляющих стока, обусловленных влиянием хозяйственной деятельности и естественных составляющих стока разных временных масштабов в зависимости от наличия и объема информации об факторах. В качестве примеров показано выделение однородных составляющих в многолетних рядах различных стоковых характеристик, обусловленных такими факторами хозяйственной деятельности, как регулирование стока гидроэлектростанциями, водозаборами и сбросами воды, орошением. Проведен анализ и установлены закономерности многолетних рядов выделенных антропогенных составляющих стока. Для определения однородных составляющих, обусловленных естественными колебаниями стока разных временных масштабов разработаны новые эмпи-рико-статистические методы: метод срезки и метод декомпозиции на основе средних условий и осуществлена оценка их эффективности. Предложен способ определения составляющей стока, обусловленной совместным влиянием естественного долгопериодного и современного антропогенного изменения климата.

6. Для анализа и моделирования естественных составляющих стока разных временных масштабов как на межгодовом, так и на внут-ригодовом интервалах времени выбраны новые информативные характеристики циклов колебаний стока (периоды, амплитуды, продолжительности подъемов, спадов циклов и т.д.), полученные в каждой однородной составляющей. Разработан метод совместного моделирования внутригодовых и межгодовых колебаний стока. Анализ характеристик циклических колебаний на внутригодовом интервале времени осуществлен на примерах гидрографа, температуры воздуха и суточных сумм осадков. Описание характеристик циклов для составляющих разных временных масштабов на межгодовом интервале получено для 49 наиболее продолжительных рядов наблюдений за годовым стоком на реках бывшего СССР, для 31 наиболее продолжительного ряда наблюдений на реках мира, для 22 самых продолжительных рядов сумм годовых осадков и 47 рядов среднегодовой температуры воздуха, рядов колебаний уровней озер, осредненных по территории температур воздуха и других факторов. В результате анализа получен вывод об устойчивости характеристик циклов за период последних 150-200 лет и определен вклад каждой составляющей разного масштаба в общие колебания стока. Совместные модели, учитывающие как внутригодовые, как и межгодовые колебания, были построены на примерах как естественного, так и зарегулированного стока и для рядов некоторых факторов. Моделирование тысячелетних реконструкций было рассмотрено на примере 4136-летнего восстановленного ряда годового стока на р.Днепр - п.Лоцманская Каменка, для которого определены характеристики циклов процессов разных временных масштабов (масштаба нескольких лет, нескольких десятков лет, столетнего и тысячелетнего масштабов) и их погрешности при экстраполяции.

7. Разработан метод моделирования полей гидрологических характеристик, основанный на принципе полилинейности с разделением полей на две однородные составляющие: климатическую, характеризуемую градиентом (коэффициент В1) и уровнем поля (коэффициент ВО) и макросиноптическую, описывающую пространственно-временную изменчивость по территории внутри конкретного года и выраженную в виде остаточной дисперсии пространственной модели (параметр ве). Моделирование полей стока осуществлено на основе многих десятков рядов наблюдений за стоком и его факторами в бассейнах рек Волги, Дуная, Приморья, что позволило установить как общие закономерности временных колебаний коэффициентов и параметров пространственных моделей для каждой гидрометеорологической характеристики, так и определить уравнения взаимосвязей между разномасштабными составляющими разных характеристик.

8. Разработана методика сверхдолгосрочного прогнозирования гидрологических характеристик, основанная на концепции циклических колебаний разных временных масштабов. Основные особенности методики состоят в том, что она позволяет осуществлять экстраполяцию каждой однородной составляющей, многоэтапную корректировку результатов и использовать для прогнозов не только погодичные значения, но и характеристики циклов и другие свойства многолетних рядов. Также предложен ряд новых методов для оценки эффективности, устойчивости сверхдолгосрочных прогнозов и определения пределов прогнозирования. Разработанные методы сверхдолгосрочного прогнозирования были апробированы для рядов годового стока на примере рек с разной степенью озерной и бассейновой зарегулированности (р.Нева, р.Неман, р.Дунай), климатических составляющих стока и его факторов (бассейн р.Тиссы), а также на примере отдельных факторов, таких как характеристика общей увлажненности территории в виде колебаний уровня Каспийского моря и солнечной активности как внешнего фактора. Прогнозы были даны на период от 1-2 до 20-30 лет в зависимости от рассматриваемой характеристики и оценка их погрешности осуществлена на независимом материале. Установлено, что чем значительнее вклады составляющих больших временных масштабов в общий процесс колебаний или чем больше естественная зарегулиро-ванность, тем эффективнее результаты прогноза и больше возможный период заблаговременности. Так, например, получено, что оправды-ваемость прогнозов для р.Невы (период прогноза 13 лет) составляет 100% при уменьшении доли неопределенности в среднем на 25%, для р.Неман (период прогноза 10 лет) оправдываемость прогнозов составила 90% и доля неопределенности уменьшена в среднем на 15%, для р.Дунай (период прогноза 7 лет) оправдываемость составила 86%.

9. Гидрологические расчеты были определены как частный случай сверхдолгосрочных прогнозов и методология сверхдолгосрочного прогнозирования была применена для определения значений проектных обеспеченностей с учетом периода наблюдений и периода проектирования и эксплуатации гидротехнических сооружений и водохозяйственных объектов. Усовершенствованы методы определения эмпирических обеспеченностей, выбора эффективного аппроксимирующего аналитического распределения и оценки эффективности аппроксимации и определения погрешностей расчетных гидрологических характеристик. В частности, получена формула расчета эмпирической обеспеченности для гидрологических событий разной повторяемости и продолжительности и ее применение показано для рядов селевых расходов воды в районе Джунгарского Алатау, рядов амплитуд и периодов циклов процесса наименьшего масштаба годового стока на р.Неман, имеющих повторяемость событий реже 1 года и для рядов максимальных расходов затопления для р.Бурея - с.Каменка, имеющих повторяемость чаще одного раза в год. Применение усовершенствованного варианта ^-распределения показано на примерах аппроксимации эмпирических распределений максимального стока на реках Волге, Сухоне, Вятке. В качестве нового критерия оценки эффективности аппроксимации эмпирических распределений предложено совместное использование средней квадратической и максимальной погрешностей, определенных с помощью метода наименьших квадратов. Предложены три способа оценки погрешности расчетных гидрологических величин по эмпирическим данным в зависимости от объема ряда наблюдений и их применение показано на примерах ряда максимальных расходов затопления на р.Бурея - с. Каменка, для периодов и амплитуд циклов процесса наименьшего масштаба в наиболее продолжительном ряду годового стока на р.Рейн - г.Базель и для 200-300-летних выборок из реконструированного ряда годового стока на р.Днепр - п.Лоцманская Каменка, что позволило получить конкретные значения погрешностей расчетных квантилей.

10. Разработана методика гидрологических расчетов в условиях влияния хозяйственной деятельности и современных изменений климата при существующей концепции стационарной однородной выборки для естественных колебаний. Применение методики показано для различных ситуаций влияния хозяйственной деятельности и изменения климата на реках Нил, Дунай, Урал.

12. Разработана методика расчета внутригодового распределения на основе общей модели колебаний стока, учитывающей параметры функции внутригодового хода и отклонения от этой функции, обусловленные индивидуальными макросиноптическими особенностями конкретного года, и проведена апробация методики для р.Енисей-г.Саяногорск. При этом, для реализации данной методики, как и всех остальных предлагаемых методов гидрологических расчетов, осуществлялось имитационное моделирование, включающее в себя задание вида проектируемого объекта, сроков его строительства и эксплуатации, а также пропорциональное разделение ряда наблюдений на условные подвыбоки наблюдений, строительства и эксплуатации для целей определения погрешностей расчетных значений квантилей.

В качестве путей дальнейшего развития проделанной работы можно предложить следующие:

- анализ характеристик циклов составляющих разных временных масштабов необходимо провести на более массовом материале как рядов стока, так и стокоформирующих факторов с целью выявления закономерностей по территории для различных гидрологических характеристик (среднегодового, минимального, максимального стока и т.д.);

- оценка эффективности, устойчивости и определения пределов сверхдолгосрочных прогнозов на основе предлагаемой методики должна быть осуществлена на достаточно большом количестве примеров с целью последующих обобщений результатов в зависимости от пространственно-временных факторов в виде соответствующих региональных рекоменданий;

- эмпирическая оценка эффективности определения расчетных квантилей также должна быть осуществлена на большом количестве примеров, включая косвенные факторы, палеореконструкции и т.д. с целью получения обобщений по оценке точности гидрологических расчетов в различных регионах страны;

- разработанная методология и методы, основываясь на полученных в большем объеме результатах, должны послужить для создания общей теории колебаний стока, включающей в себя как единое описание всей структуры колебаний стока на внутригодовом и межгодовом интервалах времени, так и уравнения взаимосвязей между характеристиками циклов стока и факторов, что также должно послужить и для теоретического обоснования гидрологических расчетов в изменяющихся природных условиях.

Таким образом, задачи дальнейших исследований можно рассматривать в двух основных координатных направлениях: в глубину дальнейших теоретических разработок и в широтную область увеличения числа примеров по уже разработанным методикам, которые при достаточном их количестве, позволят осуществить обобщения и также получить новые знания.

Библиография Диссертация по географии, доктора технических наук, Лобанов, Владимир Алексеевич, Санкт-Петербург

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976.

2. Айвазян С.А. Статистическое исследование зависимостей. М.: Металлургия, 1968. - 227 с.

3. Алексеев Г.А. Определение вероятности гидрологических и климатологических явлений, повторяющихся несколько раз в году. Труды ГГИ, 1954, вып. 43 (97).

4. Алексеев Г.А. Расчет дождевых осадков на основе применения кривых и поверхностей распределения вероятностей. Тр. ГГИ, 1950, вып.26(80).б.Алексеев Г.А. Обоснование формулы максимального расхода паводка. Труды ГГИ, вып. 79. - Л.: Гидрометеоиздат, 1960.

5. Алексеев Г.А. К вопросу о выборе формулы для оценки вероятности повторяемости характеристик речного стока. Сборник работ по гидрологии, 1961, N 2, с. 122-125.

6. Алексеев Г.А. Определение стандартных параметров логарифмически нормальной кривой распределения по трем опорным точкам. Тр. ГГИ, 1962, вып. 99.

7. Алексеев Г.А. Объективные статистические методы расчета и обобщения параметров максимального дождевого стока. В кн.: Международный симпозиум по паводкам и их расчетам. Л.: Гидрометеоиздат, 1967, Т. 1.

8. Алексеев Г.А. Объективные методы выравнивания и нормализации корреляционных связей,- Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 363с. Ю.Алексеев Г.А. Методы оценки случайных погрешностей гидрометео-информации. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. -96 с.

9. Алехин Ю.М. Динамико-статистический метод прогноза геофизических макропроцессов. Труды ГГИ, 1961, вып.11, с.97-121.

10. Алехин Ю.М. Статистические прогнозы в геофизике. Л.: Изд. ЛГУ, 1963.-86 с.

11. Алехин Ю.М. О количественном динамическом определении случайной величины. Межвузовский сборник научных трудов,1982, вып.79, Изд. ЛПИ.- Л.: с.67-72.

12. Алимов Ю.И. Элементы теории эксперимента; Измерение моментов случайных величин, векторов и процессов. Свердловск, Изд. УПИ, 1976. - 104с.

13. Алимов Ю.И. Элементы теории эксперимента; Измерение распределений вероятностей. Свердловск, Изд. УПИ, 1977. - 80с.

14. Алимов Ю.И. Элементы теории эксперимента. Ш часть. Опытная проверка утверждений математической статистики. Свердловск, Изд.УПИ, 1978.-91 с.

15. Алимов Ю.И. Измерение моментов системы случайных величин. -Свердловск, изд-ние УПИ, 1984. 84 с.

16. Андреянов В.Г. Гидрологические расчеты при проектировании малых и средних гидроэлектростанций. Л.: Гидрометеоиздат, 1957.

17. Андреянов В.Г. Внутригодоговое распределение стока. Основные закономерности и их использование в гидрологических и водохозяйственных расчетах. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - 380с.

18. Апполов Б.А., Калинин Г.М., Комаров В.Д. Гидрологические прогнозы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1960.

19. Багров H.A. Аналитическое представление последовательности метеорологических полей посредством естественных ортогональных составляющих. Тр.ЦИП, 1959, вып. 74, с. 3-24.

20. Багров H.A. Ортогонализация случайных величин. Метеорология и гидрология, 1976, N 4, с. 3-11.

21. Бефани А.Н. Региональные математические модели паводочного стока и способы их реализации . Межвузовский сб., ЛГМИ, 1981, вып.74, с.77-94.

22. Бешелев С.Д., Гуревич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980. - 263с.

23. Блохинов Е.Г. Оценки параметров случайных колебаний речного стока методом наибольшего правдоподобия. Тр. Гидропроекта, 1964, сб. 12.

24. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. М.: Мир, 1974. -406 с.

25. Болгов М.В., Лобода Н.С., Николаевич H.H. Пространственное обобщение параметров внутрирядной связанности рядов годового стока. Метеорология и гидрология, N 7, 1993, с.83-91.

26. Большее Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики.-М.: Изд. АН СССР, 1968 464с.

27. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.-351 с.

28. Будыко М.И. и др. Предстоящие изменения климата. (Объединенный советско-американский отчет по климату и его изменениям). Л.: Гидрометеоиздат, 1991, - 272 с.

29. Бусалаев И.В. Выбор кривых распределений речного стока и оценка их параметров методом минимакеа энтропии. Метеорология и гидрология, 1982, N 6, с.82-90.

30. Быстрова Е.С. Общая точность измерений расходов воды гидрологической вертушкой на горных реках. Тр.ГГИ, вып.106, 1963, с.5-35.

31. Вагер Б.Г., Серков Н.К. Сплайны при решении прикладных задач метеорологии и гидрологии. Л.: 1987.

32. Великанов М.А. Ошибки измерений и эмпирические зависимости. -Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 302 с.

33. Венцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. -М.: Наука, 1991. -379с.

34. Вернадский В.И. Избранные сочинения. Т.5, -М.: Наука, 1960.-543 с.

35. Винников К.Я., Лемешко H.A. Влагосодержание почвы и сток на территории СССР при глобальном потеплении. Метеорология и гидрология. 1987, N 12, с.96-103.

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

37. Виссмен У., Харбаф Т.И., Кнэпп Д.У. Введение в гидрологию. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. -470 с.

38. Вишневский П.Ф. Расчет максимального дождевого стока на водотоках Украины и Молдавии. Труды УкрНИИ, вып. 217, 1968.

39. Воейков А.И. Избранные сочинения. Т. 1, Изд.АН СССР. -М.: 1947.

40. Воробьев В.Н. О возможности влияния "полюсного" и 19-летнего лунного приливов на изменчивость стока Волги. Сборник работ по проекту РФФИ 93-05-9411. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1995, с.27-37.

41. Гандин Л.С., Каган Р.Л. Статистические методы интерполяции метеорологических данных. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 359с.

42. Гандин Л.С., Каган Р.Л. Статистическая структура метеорологических полей и ее приложения. В кн.: Современные фундаментальные и прикладные исследования ГГО, Л л Гидрометеоиздат, 1977, с. 142-150.

43. Глушков В.Г. Гидрология как наука. Изв.ГГИ, 1932, N53, с. 15-22.

44. Глушков В.Г. Географо-гидрологический метод. Изв.ГГИ, 1933, N 57-58; 1934, N65, с.23-30.

45. Голованов Л.В. Созвучие полное в природе.- М.: Мысль, 1977,- 174с.

46. Гренджер К., Хатанака М. Спектральный анализ временных рядов в экономике,- М.: Статистика, 1972. 312 с.

47. Григолия Г.Л. Методы оценки параметров распределения Sb Джонсона. Водные ресурсы, 1979, N 6, с. 63-75.

48. Джонсон Н.,Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке (методы обработки данных).-М.: Мир, 1980-510с.

49. Дмитриев A.A. Ортогональные экспоненциальные функции в гидрометеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 119 с.

50. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973.- 392 с.

51. Дронов B.C., Целищев В.Д. О сглаживании экспериментальных зависимостей методом однозначной аппроксимации. Заводская лаборатория, 1975, N 7, с. 844-846.

52. Дружинин П.К. Развитие основных идей статистической науки. -М.: Статистика, 1979. 169с.

53. Дружинин И.П., Коноваленко З.П., Кукушкина В.К., Хомьянова Н.В. Речной сток и геофизические процессы. М.: Наука, 1966.

54. Дубров A.M. Последовательный анализ в статистической обработке информации. М.: Статистика, 1976. -160с.

55. Ежов A.B. Вопросы усовершенствования методов расчета статистических параметров стока. Труды У Всесоюзного гидрологического съезда, т. 6, - П.: Гидрометеоиздат, 1983, с. 127-133.

56. Ефимова H.A. Изменение условий увлажнения на части территории Евразии при возможном глобальном потеплении климата. Метеорология и гидрология. 1987, N 11, с.54-58.

57. Ефимович П.А. Вопросы водохозяйственных расчетов в гидрологии.- М.-Л.: ОНТИ НКТП, 1936, с.104-146.

58. Железняков Г.В., Данилевич Б.Б. Точность гидрологических измерений и расчетов. П.: Гидрометеоиздат, 1966. - 240 с.

59. Закс Л. Статистическое оценивание. М.: Статистика, 1976. - 598 с.

60. Зальцберг Э.А. Статистические методы прогноза естественного режима уровня грунтовых вод. Л.: Недра, 1976. - 101 с.

61. Змиева Е.С. Применение метода разложения полей по естественным ортогональным функциям для изучения полей весеннего стока. -Метеорология и гидрология, 1975, N 7, с. 97-99.

62. Зубаков В.А. Стратегия прогнозирования климата и водного режима на XXI век. Водные ресурсы, N 4, 1992, с. 13-24.

63. Ивахненко А.Г. О возможностдолгосрочного прогноза стока рек.- Водные ресурсы, 1973, N 5.

64. Каган Р.Л. Характеристика статистической структуры метеорологических полей. В кн.: Статистическая структура метеорологических полей. - Будапешт, 1976, с. 33-47.

65. Каган Б.Я. Расчет максимальных расходов воды при многопаво-дочном режиме. Метеорология и гидрология, N 5, 1982, с.80-90.

66. Казакевич Д.И. Основы теории случайных функций и ее применение в гидрометеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 320 с.

67. Калинин Г.П. Проблемы глобальной гидрологии. -Л.: Гидрометеоиздат, 1968. -377с.

68. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1976. - 576 с.

69. Карасев И.Ф. Речная гидрометрия и учет водных ресурсов. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 311 с.

70. Карасев И.Ф., Лобанов В.А., Савельева A.B. и др. Методические рекомендации по оперативному учету и увязке стока рек с периодическими деформациями русла (на примере р.Куры). П.: Гидрометеоиздат, 1988.-68 с.

71. Карасев И.Ф., Лобанов В.А. Оценка эффективности пространственной интерполяции характеристик речного стока и численности оптимальной гидрологической сети СССР. Труды ГГИ, вып. 325, 1988, с. 10-21.

72. Картвелишвили H.A. Стохастическая гидрология,- П.: Гидрометеоиздат, 1981,- 164 с.

73. Картвелишвили H.A. Существуют ли долгопериодные составляющие в естественном речном стоке. Труды У Всесоюзного гидрологического съезда, Том 6. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989, с. 79-80.

74. Кендал М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. -М.: Наука, 1973,-899с.

75. Коваленко В.В. Динамические и стохастические модели гидрологического цикла. Л.: Изд. политехнического института, 1988. -34с.

76. Ковынева Н.П. Закономерности современных изменений полей приземной температуры воздуха и атмосферных осадков. Изв. АН СССР, сер. геогр. 1984, N 6, с.29-39.

77. Колмогоров А.Н. Основные понятия теории вероятностей. ОНТИ, 1936.

78. Колмогоров А.Н. Аналитические методы в теории вероятностей.

79. Кондратьев К.Я. Природные и антропогенные изменения климата. -Итоги науки и техники. Серия: Метеорология и климатология. Том 16, М.:ВИНИТИ 1986. -349 с.

80. Кондратьев К.Я. Глобальный климат. Итоги науки и техники. Том 17, Москва, 1987 313 с.

81. Кондратьев К.Я. Углекислый газ и климат. Данные наблюдений и численного моделирования. Изв. ВГО, 1987, N 2, с. 97-105.

82. Коняев К.В. Спектральный анализ случайных процессов и полей. -М.: Наука, 1973.- 168 с.

83. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: ИЛ, 1948.

84. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Расчеты речного стока. М.- Л.: Гос-строй-издат, 1934.

85. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Об основных положениях теории использования речного стока. Изв. АН СССР. Отделение техн. наук, 1946, N2.

86. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. О приемах исследования случайных колебаний речного стока.- Тр. научно-исслед. учреждений ГУГМС. Сер.1У, 1946, вып.29.

87. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Проблемы регулирования речного стока. -1948, вып.З. 112с.

88. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. О применении метода наибольшего правдоподобия к выборочной оценке статистических параметров речного стока. Изв. АН СССР, Отдел, техн. наук, 1949, N 4.

89. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологические основы речной гидротехники. -М.: Изд-во АН СССР, 1950.

90. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. О некоторых приемах статистического анализа гидрологических рядов. Тр.ГГИ, 1968, вып.143, с.110-133.

91. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологичекие основы управления речным стоком. М.: Наука, 1981. - 249с.

92. Крюков В.Ф. Применение теории динамических цепей к оценке формул эмпирической обеспеченности. Труды ЛГМИ, 1962, вып. 13, с.83-105.

93. Крюков В.Ф. Статистические критерии проверки гипотезы однородности двух выборок. Тр.ГГИ, 1973, вып.196, с.97-123.

94. Кучмент Л.С., Демидов В.М., Мотовилов Ю.Г. Формирование речного стока. М.: Наука, 1983. -216 с.

95. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели,- М.: Наука, 1977. -408с.

96. Ле Руа Лафори История климата с 1000-го года. Л.: Гидрометео-издат, 1971 - 280с.

97. Леонов Е.А., Леонов В.Е. Исследование тенденции изменения стока крупных рек ETC за 100 лет. Труды ГГИ, 1986, N 315, с.90-101.

98. Леонов Е.А., Лобанов В.А. Применение регрессионного анализа для оптимизации параметров уравнений водохозяйственных балансов. Сборник работ по гидрологии, N 18, Л.: Гидрометеиздат, 1987, с. 2231.

99. Леонов Е.А., Лобанов В.А., Леонов В.Е. О сравнительной характеристике параметров линейного тренда в натуральных и моделируемых случайных реализациях. Сборник работ по гидрологии, N 20, 1988, с. 20-37.

100. Лобанов В.А., Степаненко С.Р. К вопросу о приведении коротких рядов наблюдений к многолетнему периоду. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1982, вып.89, с. 31-40.

101. Лобанов В.А. Статистические критерии и регрессия при анализе многолетних колебаний речного стока. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н., Л, 1983. - 15 с.

102. Лобанов В.А. Влияние асимметрии и автокорреляции на статистики критерия Диксона. Сборник работ по гидрологии, N 18, - Л.: Гидро-метеоиздат, 1987.

103. Лобанов В.А. Статистические методы анализа многолетних колебаний речного стока. В кн.: Пространственно-временные колебания стока рек СССР, -Л.: Гидрометеоиздат, 1988, с. 5-46.

104. Лобанов В.А. К вопросу об осреднении стокоформирующих факторов. Сборник работ по гидрологии, N20, 1988, с. 10-17.

105. Лобанов В.А., Лобанова Е.В. Анализ динамики синхронности минимального стока на Азиатской территории СССР. Сборник работ по гидрологии, N 20, 1988, с. 10-22.

106. Лобанов В.А., Степаненко С.Р. Эмпирические методы фильтрации и разделения природных процессов на разномасштабные составляющие. тез. докл. III Всесоюзной конф. "Перспективные методы планирования эксперимента", Гродно, 1988.

107. Лобанов В.А. О соотношении между уравнениями баланса и регрессии. Сборник работ по гидрологии, N21, 1989, с.10-24.

108. Лобанов В.А., Леонов В.Е. Эмпирическая проверка состоятельности обобщенных параметров гидрометеорологических рядов. Метеорология и гидрология, N10, 1990, с. 10-18.

109. Лобанов В.А. Оценка эффективности приведения параметров и квантилей распределения к многолетнему периоду. В кн.: Оценка точности гидрологических расчетов, -Л.: Гидрометеоиздат, 1990, с.20-60.

110. Лобанов В.А., Кучеренко В.Е. Методика расчета годового стока в виде сезонных составляющих. Труды ГГИ, вып.357, 1992, с.61-79.

111. Лобанов В.А., Смирнов И.А. Декомпозиция метеорологических процессов и анализ их характеристик эмпирическими методами. Межвузовский сборник "Вопросы прогноза погоды, климата и циркуляции атмосферы", Пермь, 1992, с. 101-108.

112. Лобанов В.А. Современные изменения климата и их влияние на речной сток (критический обзор состояния проблемы). В кн.: "Гидрологически исследования и расчеты при экологическом обосновании водохозяйственных проектов", ЛГМИ, 1993, с. 102-126.

113. Лобанов В.А. Современные изменения климата и их влияние на речной сток. В кн.: Гидрологические исследования и расчеты при экологическом обосновании водохозяйственных проектов. ЛГМИ, 1993.

114. Лобанов В.А. Применение моделей нестационарных процессов для гидрологических расчетов. Тезисы докладов Международного Симпозиума "Расчеты стока при проектировании", 30 октября - 3 ноября 1995, С-Петербург, с.51-52.

115. Лобанова А.Г., Рождественский A.B. Пространственная корреляционная функция речного стока рек бассейна Днепра. Сб. работ по гидрологии, N 11, Л.: Гидрометеоиздат, 1973, с. 93-113.

116. Лугина K.M., Тараканова В.П. Пространственная структура поля средней месячной температуры. В кн.: Исследования статистической структуры метеорологических полей. М.: Гидрометеоиздат, 1975, Т.1, с. 73-79.

117. Любимов Г.А. Расчет минимального стока малых рек зоны БАМа по данным единичных измерений расходов воды в летне-осенний период. Труды ГГИ, 1980, вып.275.

118. Малинин В.М. Физико-статистический метод долгосрочного прогноза годового стока Волги. Сборник по проекту РФФИ "Условия формирования и методы прогноза стока Волги". - С-Пб.: Гидрометеоиздат, с. 52-64.

119. Маматканов Д.М., Казайбергенов И.Ш. Об оценке эмпирической обеспеченности гидрологических характеристик. Сборник работ по гидрологии, 1979, N 14, с. 4-21.

120. Марков A.A. Исчисление вероятностей. М.: Изд. 4-е, 1924.

121. Методические рекомендации по оперативному учету и увязке стока рек с периодическими деформациями русла (на примере р.Куры). Л.: Гидрометеоиздат, 1988.- 68 с.

122. Методические рекомендации по учету влияния хозяйственной деятельности на сток малых рек при гидрологических расчетах для водохозяйственного проектирования. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 168 с.

123. Методические указания по оценке влияния хозяйственной деятельности на сток средних и больших рек и восстановлению его характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. -130 с.

124. Методические указания управлениям гидрометслужбы. N90 Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-103с.

125. Мещерская A.B., Руховец Л.В., Юдин М.И., Яковлева Н.И. Естественные составляющие метеорологических полей.- Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 199с.

126. Мизес Р. Вероятность и статистика. М.; Л.: Гос. изд-во, 1930. -250с.

127. Мирвис В.М. К вопросу об объективизации проведения границ в задачах прикладной классификации климатов. Труды ГГО, вып. 330, 1975, с.156-170.

128. Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 637 с.

129. Монин A.C. Прогноз погоды как задача физики,- М.: Наука, 1969. -184 с.

130. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. -207с.

131. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 6, ч.1, Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 384 с.

132. Наставление по службе прогнозов. Раздел 3. Служба гидрологических прогнозов. Часть I. Прогнозы режима вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 193 с.

133. Наставления по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (НМИП -72), Москва: "Транспорт", 1972.

134. Оль А.И. Ритмические процессы в земной атмосфере. Докл. на ежегодных чтениях памяти Л.С.Берга, ХУ-Х1Х.- Л.: Наука, 1973, с. 148164.

135. Определение расчетных гидрологических характеристик. СНиП 2.01.14-83. М.: Стройиздат, 1985. - 36 с.

136. Отчет о научно-исследовательской работе: "Разработать научные основы и усовершенствовать методы расчета гидрологических характеристик для строительного проектирования" (Заключительный). Книга 1, Ленинград, 1990, с.29-214.

137. Пальм В.А. Основы количественной теории органических реакций. -Л.: Химия, 1974. 340 с.

138. Перевозников Б.Ф. Расчеты максимального стока при проектировании дорожных сооружений. М.: Транспорт, 1975.

139. Попов Е.Г. Основы гидрологических прогнозов.- Л.: Гидрометеоиздат, 1968.-293 с.

140. Предложения для корпуса военных инженеров США. Оценка влияния изменчивости климата на водное хозяйство. Институт водных ресурсов, Сиэтл, штат Вашингтон, 29 июля 1993. - 10 с.

141. Предстоящие изменения климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1991 -272с.

142. Пространственно-временные колебания стока рек СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 376 с.

143. Пугачев B.C. Основы общей теории случайных функций. Изд. НИИ, 1948.

144. Пугачев B.C. Общая теория корреляции случайных функций. -Изв. Акад. наук СССР, сер. матем., т.17, N 5, 1953, с.401-420.

145. Раткович Д.Я. Стохастическая модель колебаний годового стока рек. Водные ресурсы, 1972, N 1, с. 52-94.

146. Раткович Д.Я.Гидрологические основы водообеспечения. М.: 1993.-428с.

147. Ратнер Н.С. К расчету подземного притока в реки по данным единичных измерений расходов воды. Труды ГГИ, 1977, вып. 240.

148. Резников A.M. Предсказание естественных процессов обучающейся системой. Изд."Наука" СО, Новосибирск, 1982. - 287 с.

149. Рекомендации по приведению рядов речного стока и их параметров к многолетнему периоду. П.: Гидрометеоиздат, 1979. - 64с.

150. Резниковский A.M. Гидрологические основы гидроэнергетики. М.: Энергия, 1979. - 147 с.

151. Рекомендации по статистическим методам анализа однородности пространственно-временных колебаний речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 78с.

152. Родионов Д.А. Статистические методы разграничения геологических объектов по комплексу признаков. М.: Недра, 1968. - 160 с.

153. Рождественский A.B. Статистический анализ циклических колебаний некоторых стоковых рядов. Труды ЛГМИ, Л.: 1964, с. 17-38.

154. Рождественский A.B. Некоторые вопросы методики учета циклических колебаний годового стока в гидрологических расчетах и прогнозах. -Труды ГГИ, вып.134, Л.: Гидрометеоиздат, 1966, с. 151-163.

155. Рождественский A.B., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 424 с.

156. Рождественский A.B. Оценка точности кривых распределения гидрологических характеристик. -Л.: Гидрометеоиздат, 1977. -269с.

157. Рождественский A.B., Сахарюк A.B. К вопросу о выборе формулы эмпирических обеспеченностей гидрологических характеристик. Труды ГГИ, 1981, вып.282, с. 72-77.

158. Рождественский A.B., Сахарюк A.B. Обобщение критериев однородности Стьюдента и Фишера на случай коррелированных во времени и пространстве гидрологических характеристик. Труды ГГИ, 1981, вып.282, с.51-71.

159. Рождественский A.B., Лобанов В.А., Тихомирова A.A. Методика расчета стока весеннего половодья на основе композиции распределений стокоформирующих факторов. Тезисы докладов У Всесоюзного гидрологического съезда, Л.: Гидрометеоиздат, 1986.

160. Рождественский A.B., Ежов A.B., Сахарюк A.B. Оценка точности гидрологических расчетов. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. -276с.

161. Рождественский A.B., Лобанова А.Г. Использование материалов кратковременных гидрометрических изысканий в расчетах стока. Метеорология и гидрология, N 12, 1991, с.84-92.

162. Рожков В.А. Методы вероятностного анализа океанологических процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1979 - 280 с.

163. Руководство по определению расчетных гидрологических характеристик. -Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 310с.

164. Румянцев В.А. Исследование однородности статистических характеристик гидрометеорологических элементов с учетом временной и пространственной корреляции. Тр. ГГИ, 1973, вып. 196, с.77-96.

165. Румянцев В.А. Оценка точности выборочных параметров функции распределения вероятностей и пространственной интерполяции годового и весеннего стока. Автореферат диссертации, Л.: 1975.

166. Сахарович Л.И. О возможностях сверхдолгосрочного прогноза речного стока и других гидрометеорологических процессов. Тр. ГГИ. -1972 г.

167. Сахарович Я.И. Сверхдолгосрочный прогноз геофизических явлений. -Тр. Гидропроекта, N 31(1), 1972.

168. Сачок Г.И. Пространственно-временная структура гидрометеорологического режима Белоруссии и прилегающих регионов. Минск, "Наука и техника", 1980. - 222 с.

169. Сванидзе Г.Г., Григолия Г.Л. Применение распределения Джонсона для расчета речного стока. Водные ресурсы, 1974, N 6.

170. Сванидзе Г.Г. Математическое моделирование гидрологических рядов для водоэнергетичесих и водохозяйственных расчетов. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 296с.

171. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ, М.:Мир., 1980.-456с.

172. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1965.-511 с.

173. Современные изменения глобального климата. Обзорная информация, серия метеорол., вып. 8. Обнинск, 1985. - 52 с.

174. Соколов Б.Л. Методика приведения единичных измерений расходов воды к среднему расходу за измеренный период. Труды ГГИ, 1974, вып.213.

175. Соколов Б.Л. Приближенная оценка некоторых характеристик стока рек по данным эпизодических наблюдений. Труды ГГИ, 1978, вып.254.

176. Соколовский Д.Л. Применение кривых распределения к установлению вероятных колебаний годового стока рек европейской части СССР. М.: Гостехиздат, 1930.

177. Соколовский Д.Л. Речной сток.-Л.: Гидрометеоиздат, 1968.

178. Сомов Н.В. Асинхронность и цикличность колебаний стока крупных рек СССР. Автореферат диссертации. М.: 1963. - 30с.

179. Сомов С.В. Использование лингвистического метода типологического анализа в гидрологических исследованиях. Докл. АН СССР, Том 238, N 2, 1989, с. 435-437.

180. Сонуга Дж. Введение понятия энтропии в гидрологию. Мат-лы межд. симп. "Специфические аспекты гидрологических расчетов для водохозяйственного проектирования". - Л.: Гидрометеоиздат/ ЮНЕСКО ПРЕСС, 1981, с. 249-255.

181. Сотникова Л.Ф. Совместный анализ наблюдений за максимальным стоком гидрологически однородных бассейнов различных районов СССР. В кн.: Проблемы изучения и комплексного использования водных ресурсов. М.: Наука, 1978.

182. Степаненко С.Р. Об одном способе эмпирического разложения гидрометеорологических процессов и полей. Обнинск, ВНИИГМИ-МЦД, 1991, деп. рукопись N 1093-ГМ91.

183. Тамразян Г.П. Цикличность отражение развития Земли. -"Природа", 1964, N 1, с. 96-120.

184. Тутубалин В.Н. Теория вероятностей в естествознании. -М.: Знание, 1972.

185. Тьюки Дж. Анализ результатов наблюдений. -М.: Мир, 1981. -693с.

186. Хастингс Н., Пикок Дж. Справочник по статистическим распределениям. -М.: Статистика, 1980. -94 с.

187. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами -М.: Мир, 1973. -957 с.

188. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975.-534 с.

189. Хромов С.П. Основы синоптической метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1948.-696с.

190. Чеботарев А.И., Серпик Б.И. О возможности использования объединенных рядов гидрологических характеристик для расчетов стока. В кн.: Междунар. симпоз. по паводкам и их расчетам. Л.: Гидрометеоиздат, 1967.

191. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: Наука, 1973. -370с.

192. Шарден П.Т. Феномен человека. М.: Наука, 1965. - 250с.

193. Швейкина В.И. Анализ гидрологических полей с помощью метода главных компонент. Водные ресурсы, 1975, N 1, с. 14-19.

194. Швец Г.И. Выдающиеся гидрологические явления на юго-западе СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 211 с.

195. Швец Г.И. Восстановление характеристик годового стока Днепра за историческое время. Сборник "Многолетние колебания стока и вероятностные методы его расчета", Изд. МГУ, 1967.

196. Шелутко В.А. Приведение стока к расчетному периоду с учетом внутренней корреляции. Труды ЛГМИ, 1968, вып.30, с.26-49.

197. Шелутко В.А. Методика построения условных кривых обеспеченности с учетом водности ближайшего периода. Труды ЛГМИ, 1969, вып. 35, с.111-125.

198. Шелутко В.А. Две математические модели стока и практические методы их использования в гидрологических расчетах. Труды САРНИГМИ, 1972, вып.1 (82), с.107-121.

199. Шелутко В.А. Некоторые закономерности многолетних колебаний стока рек СССР. Труды ГГИ, 1973, вып. 196, с.228-243.

200. Шелутко В.А. Опыт учета цикличности в расчетах стока. В кн.: Труды IV Всесоюз. гидрол. съезда. Т.4. Л., 1975, с.232-240.

201. Шелутко В.А. Современные математические модели многолетних колебаний стока. В кн.: Методы расчета речного стока: Сб. лекций на междунар. высших гидрол. курсах ЮНЕСКО. 4.2. М., 1980, с.20-35.

202. Шелутко В.А. Некоторые специфические вопросы оценки параметров стока для водохозяйственного проектирования. В кн.: Специфические аспекты гидрологических расчетов для водохозяйственного проектирования: Материалы междунар. симп. Л., 1981, с.215-224.

203. Шелутко В.А. Статистические модели и методы исследования многолетних колебаний стока. -Л.: Гидрометеоиздат, 1984. -159с.

204. Шикломанов И.А. Антропогенные изменения водности рек. Л. Гидрометеоиздат, 1979.-302с.

205. Шикломанов И.А. Исследование водных ресурсов суши: итоги, проблемы, перспективы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 170 с.

206. Шнитников А. В. Изменчивость общей увлажненности материков Северного полушария. Записки Географического общества Союза ССР, Т. 16, Изд-во АН СССР, 1957.

207. Шулейкин В.В. Крупномасшабные взаимодействия океана и атмосферы. М.: Наука, 1986. - 173 с.

208. Юдин М.И. Физико-статистический метод долгосрочных прогнозов погоды. -Л.: Гидрометеоиздат, 1968. -28 с.

209. Яглом A.M. Корреляционная теория стационарных случайных функций. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. -280 с.

210. Annual Report. 1994-1995, Institute of Hydrology, Natural Environment Research Council, Centre for Ecology and Hydrology, 71 pp.

211. Agern Alle. A metodology for distinguishing between the effect of human influence and climate variability on the hydrologic cycle. IFHS Publ. 1987, p.557-570.

212. Aston A.R. The effect of doubling atmospheric CO on streamflow a simulation. Journal of Hydrology. 1984, N 67, p. 273-280.

213. Beran M. The water resource impact of future climatic change and variability. WMO Publ. N 169, 1986, UK, - 24 pp.

214. Beran M. The water resource impact of future climatic change and variability. World Clim. Progr. WMO. 1987, N 129, part 10, p. 1-30.

215. Bergstrom S. Climate change and water resources a Nordic perspective.- Proceed, of European Conference on Applied Climatology, Sweden, 7-10 May 1996, p. 101-102.

216. Bernier J. Problemes et methodes de I'hydrologie statistique.-Bulletin du recherches et d'essais de Ghatou, N 4, 1965.

217. Bolin B. Possible future human-induced change of climate. A scientific and socio-economic issu. Proceed, of European Conference on Applied Climatology, p. 11, Sweden, 7-10 May, 1996.

218. Box G.E.P., Tiao G.C. A Bayesian approach to the importance of assumptions applied to the comparison of variances. Biometrika, 51 (1 and 2), 1964, pp. 153-167.

219. Box G.E.P., Jenkins G.M., Bacon D.W. Models for forecasting seasonal and non-seasonal time series. Advanced Seminar on Spectral Analysis of Time Series, ed. B.Harris. - John Wiley, New York, 1967. -271pp.

220. Box G.E.P., Jenkins G.M. Time series analysis forecasting and control. Holden-Day, San Francisco, 1970.

221. Casebook of methods for computing hydrological parameters for water projects. UNESCO, 1987. - 324pp.

222. Chow Ven Te. Statistical and probability analysis of hydrological data. in Handbook of Applied Hydrology, edited by V.T.Chow, pp. 1-42, McGraw-Hill, New York, 1964.

223. CLIVAR. A study of climate variability and predictability. Science Plan, WMO/TD No 690, 1995. - 157 pp.

224. H.M. van den Dool. An overwiev of empirial methods for short-term climate prediction. Proceed, of European Conference on Applied Climatology, Sweden, 1996, p. 12-13.

225. Dooge J.C.I. Climate and water. Invited lecture to WMO workshop on the state of the art in operational hydrology. Budapest, 12-th July, 1986.

226. Ellsacsser H.W. Do the recorded data of the past century indicate a C02 warming? 3-rd Conf. Clim. Var. and Symp. Contemp. Clim.: 18502100, Boston.- 1985, p.87-88.

227. Evaluation of national guides on methods of hydrological computations ( M.F. Roche ). UNESCO, Paris, 1989. - 48pp.

228. Fiorentino M., Singh V.P. Enthropy application in water resources and geomorphology. Proceed, of Int. Conf. on Statistical Methods in Hydrology and Environmental Engineering, Canada, 1993.

229. Fisher R.A. Two new properties of mathematical likelyhood. PRS, 1934, vol.144.

230. Georgievsky V. Estimation of Climate Change Impact on the River Systems in the Former Soviet Union. Proceed, of Int. Conference on Climate

231. Change Adaptation, St.Petersburg, May 22-25, 1955.

232. Guide to Hydrological Practices. Geneva, WMO, 1987. - 400 pp.

233. Hasselmann K. Detection and Attribution of Anthropogenic Climate Change.- Proceed, of 3d Int. Conference on Modelling of Global Climate Change and Variability, Hamburg, 4-8 September, 1995, p. 156.

234. Henderson-Sellers A., Pitman A.J. Simulating the landsurface climate. Proc. of Third International Conference on Modelling of Global Climate Change and Variability. Abstracts. - Hamburg, 4-8 September, 1995, pp.9.

235. Hupfer P., Mikulski L., Borgen M. Statistical analyses of river inflow to the Baltic Sea in the period 1921-70. Geog. und geophyd. Veroff. 1983, N 38, p.110-143.

236. Idso S.B. Do increases in atmospheric C02 have a cooling effect on surface air temperature? Climatol.Bull.-1983,N2,p.22-26.

237. Idso S.B.,Brazel A.J. Rising atmospheric carbon dioxide concentrations may increase streamflow. Nature,1984,N 5989, p.51-53.

238. Ikeda S., Asakura T. The unusual weather in the world. 24-th Int. Geogr. Congr., Tokyo, 1980, p.44-45.

239. Jones P.D., Wigley T.M.L., Wright P.B. Global temperature variations between 1861 and 1984. Nature. 1986,N 6078, p. 430-434.

240. Kaczmarek Z. Ocena parametrov rozkladu logarytmiczno-normalnego na podstawie zwiazkow korelacyjnych pomiedzy zwiennymi. Przeglad geofizyczny, RocznikXIl (XX), 1967, s.331-342.

241. Kelly P.M., Jones P.D. et al The extended Northern Hemisphere surface air temperature record: 1851-1984, 3-rd Conf. Clim. Var. and Symp. Contemp. Clim.: 1850-2100. Boston 1985, p.35-36.

242. Kendall G.R. Probability distribution of a single variable. Proceed, of 5th Hydrological Symposium, Ottawa, Canada, 1966.

243. Klemes V. A simple non-normal transformation of the random component in the first-order Markov chain. Proceedings of 5th Hydrological Symposium, Canada, 1966.

244. Klemes V. Conceptualization and scale in Hydrology. J.Hydrology, 65, 1983, p. 1-23.

245. Klemes V., Nemec J. Assessing the impact of climate change on the development of surface water resources. WMO, WCP-98, Geneva, 1985.

246. Klemes V. Sensivity of water resource systems to climate variations. -WCP-98, WMO, 1985. -17 pp.

247. Klemes V. Delettantism in hydrology: transition or destiny? Water Resources Research, Vol.22, N 9, 1986, pp. 177-188.

248. Lobanov V.A. Interpretation of Stochastic Concept in Hydrology and Hydraulics. Proceedings of the Sixth Internation Symposium on Stochastic Hydraulics, Taipei, Taiwan, 1992, pp.655-662.

249. Lobanov V.A. Methods of Estimation of the Global Climate Change and its Influence on the Runoff. Proceed, of the Second Soviet-American Symposium on Hydrological and Hydrogeological Problems of Environment, Washington, USA, 16-20 May, 1993, pp. 10-18.

250. Lobanov V.A. Computations and Forecasts of Runoff with Changing Natural Conditions. Abstract of the paper for the Conference "Stochastic Methods in Hydrology and Environmental Engineering", Waterloo, Canada, 21-23 june, 1993, pp.206-207.

251. Lobanov V.A. Methods of Runoff Computations at Ungauged Sites in Cold Russian Regions with Climate Change. Extended abstracts of the Symposium, Espoo, Finland, 1994, pp.20-22.

252. Lobanov V.A. Methods of Computations of Water Resources with Changing Natural Conditions. Proc. of International Symposium: Water Resources Planning in a Changing World, Karlsruhe, Germany, 1994, pp.93-103.

253. Lobanov V.A. Utilization of Soil Information for Assessment of Climate Change and Man's Impact. Proceedings of Soil Congress, Acapulco, Mexico, 10-16 July, 1994, Vol.6b, Comm. V., pp.10-13.

254. Lobanov V.A. Applications of Dynamic Hydrology Methods for Management of Integrated Water Resources. Pre-proc. of International Conference on Integrated Water Resources Management "Living with Water", Amsterdam, 1994, pp.759-760.

255. Lobanov V.A. Methods of Computations and Forecasts of Water Resources for Demands Management. Proc. of VIIIIWRA World Congress on Water Resources. Vol.2, Cairo, Egipt, 21-25 November, 1994, T6-S6, pp.1.1-1.18.

256. Lobanov V.A. Forecasting of Climate Variation on the Basis of Cyclic and Different-Scale Conception. Abstracts of Third Intern. Conference on Modelling of Global Change and Variability, Hamburg, Germany, 4-8 September, 1995, pp. 10-11.

257. Lobanov V.A. Statistical Decisions in Changing Natural Conditions. -Proc. of Intern. Conference on Statistical and Bayesian Methods in Hydrological Sciences, Paris, 11-13 September, 1995, pp. 20-42.

258. Lobanov V.A., Lobanova E.V., Leonov V.E. Forecasting Methods on the Basis of Cyclicity and Different-Scale Concept. Proc. of Intern. Conference on Modelling and Simulation 1995 (MODSIM'95), Newcastle, Australia, 27-30 November, 1995, pp. 10-16.

259. Lobanov V.A., Lobanova E.V., Leonov V.E. Hydrological Computations in the Conditions of Environmental Change. Proceedings of Intern. Conference on Modelling and Simulation 1995 (MODSIM'95), Newcastle, Australia, 27-30 November, 1995, pp.23-29.

260. Lobanov V.A., Lobanova V.E., Stepanenko S.R. Assessment and Forecast of Regional Environmental Change. Proc. of Intern. Conference on Modelling and Simulation 1995 (MODSIM'95), Newcastle, Australia, 2730 November, 1995, pp. 17-23.

261. Lobanov V.A., Lobanova E.V., Stepanenko S.R. Decomposition and Modelling of Complex Processes Environmental Change. Proceedings of intern. Conference on Modelling and Simulation 1995 (MODSIM'95), Newcastle, Australia, 27-30 November, 1995, pp.30-36.

262. Lobanov V.A., Lobanova E.V.,> Stepanenko S.R. Methods of Spatial Modelling and Data Synthesis Environmental Change. Proceedings of Intern. Conference on Modelling and Simulation 1995 (MODSIM'95), Newcastle, Australia, 27-30 November, 1995, pp.36-42.

263. Lobanov V.A., Lobanova H.V., Stepanenko S.R. Impact of Modern Climate Change on the Intercommunication: Global Ocean Land (Northern Hemisphere). - Oceanology International, Conf. Proc., Vol.2, Brighton, UK, 1996, p.211-220.

264. Mc. Mahon T.A. et al Runoff variability: a global perspective. IAHS Publ. 1987, N 168, p. 3-12.

265. Naplorkowski J., Kundzewiczz W. A discrete conceptualization of a volterra series model for surface runoff. Water Resour. Res. -1986, N 10, p. 1413-1421.

266. Nemec J., Schaake J.C. Sensitivity of water resource systems to climate variation. Hydrol. Sci. J. 1982, V.27, p.327-343.

267. Oud E. Global Warming: a Changing Climate for Hydro Power and Dam Construction, 45(5), 1993, p.20-23.

268. Palutikof J.P. Some possible impacts of greenhouse gas induced climatic change on water resources in England and Wales. IAHS Publ. -1987, N 168, p.585-596.

269. Parry M. Climate impact assessment in cold regions. WMO, Report of the study conference on sensitivity of ecosystems and society to climate change. WCP-83, Geneva, 1984, p. 6-26.

270. Peczely G. A homerseklet szekularis valtozasa az eszaki felgomb polaris teriileten, osszefuggesben az altalanos cirkulacioval. MTA Fold es banyasz. tud. oszt. hozl. -1981, N 2-4, p. 231-237.

271. Prigogine I. and Stergers. Order out of chaos. Man's new dialogue with nature. Heinemann, London, 1984. 431 p.

272. Privalsky V.E., Croley T.E. Statistical validation of GCM-simulated climates for the US. Stochastic Hydrology and Hydraulics, V.ll, 1992, pp. 69-80.

273. Rao C.R. Statistical Data Analysis and Inference. North-Holland, Amsterdam, 1989.

274. Ropelewski C.F., Halpert M.S. Global and regional scale precipitation patterns associated with the El Ninoi Southern Oscillation. Monthly Weather Review, 115; 1606-1626, 1987.

275. Rozhdestvensky A.V., Lobanov V.A. Dynamic-Stochastic Model of Spring Snowmelt Flood Volume. Proceed, of Second Intern. Hydrological Congress, Budapest, 1986, pp. 10-22.

276. Salas J.D., Dellner J.W., Yevjevich V., Lane W. Applied Modelling of Hydrological Time Series. Water Resour. Publications, Littenton, Colorado, USA, 1980.

277. Schaake J.C., Kaczmarec Z. Climate variation and the design and operation of water resource systems. Proc. World Climate Conf. Geneva, Feb. 12-23, WMO, N 537, p.290-312.

278. Schneider S.H., Temkin R.Z. Water supply and the future climate. -US NAS Climate, Clim. Change and Water Supply, Washington. D.C., 1985,p. 25-33.

279. Schnell C. Socio-economic impacts of a climatic change due to a doubling of atmospheric C02 content. Current issues in climate Reseach Reidel. Dordrecht. 1984, p. 270-287.

280. Schonwiese C.D. Northern hemisphere temperature statistics and forcing. Part A: 1881-1980. Arch. Meteor., Geop. and Biol.- 1983, p.337-360.

281. Schonwiese C.D. Klimaunderungen und Vulkanausbrache. All. Forstz., 1985, No 3, s. 1-48.

282. Shelutko V.A., Gutnichenko V.G. Actual questions of defining calculation characteristics of streamflow when making designs. Abstr. of Intern. Symp. on Runoff Comp. for Water Projects - St.Petersburg, 1995.

283. Shiklomanov I. Climate Changes, Hydrology and Water Resources: Problems, Assessments and Adaptation. Proceed, of Int. Conference on Climate Change Adaptation, St.Petersburg, May 22-25, 1995.

284. Singh V., Singh K. Derivation of the Pearson type (PT) III distribution by using the principle of maximum enthropy. J. Hydrolo., 1985, V.80, N 314, pp. 197-214.

285. Solomon S.I. Regional mapping and climatic in data transfer methods.- Casebook on hydrological network design practice. WMO, Geneva, 1972, p. 57-62.

286. Stakhiv E.Z. Managing water resources for adapting to climate change.- Proceed, of Intern. Conference on Climate Change Adaptation, St.Petersburg, Russia, May, 1995, 20 p.

287. Strzepek K. Water Resources Adaptation to Climate Change Technology, Economics and Policy. Proceed, of Int. Conference on Climate Change Adaptation, St.Petersburg, 22-25 May, 1995.

288. Takara Kaoru, Takasao Takuma. A new attempt of evaluate rainfallrunoff models from the view point of stochastic transformation. "J. Hydrosci. and Hydraul. Eng." 1985, 3, No 2, pp.61-72.

289. Taylor K.E., Santer B.D., Corsetti Z. Summary of Model Performance Statistics from AMIP Simulations, r Proceed, of 3d Int. Conference on Modelling of Global Climate Change and Variability, Hamburg, Germany, 4-8 September, 1995, p.72.

290. Tukey J.W. Exploratory Data Analysis. Addison-Wesley, USA, 1977.

291. Yevjevich V.M. Fluctuations of wet and dry years. Hydrology papers. Colorado State University, Fort Collins, Colorado, USA, 1963.

292. Yamamoto R. Variability of northern hemisphere mean surface air temperature during recent two hundred years. Statist. Climatol. Proc.1, Int. Conf. ISBN, Amsterd., 1980, p. 307-324.

293. Wald A. Statistical decision functions. John Wiley, New York, 1950. Wall D.J., et.al. Flood peak estimates from limited at-site historical data. - J. Hyraul. Eng., Vol.113, No 9, 1987, pp.1159-1174.

294. Webster P.J. Great events, grand experiments: man's study of the variable climate. Part II: prospects of a warming earth. Earth and miner. Sci.- 1986, N2, p. 21-24.

295. Wiener N. Generalized harmonic analysis. Acta Math., Vol.55; 2-3, 1930, pp.117-258.

296. Wigley T.M.L., Jones P.D. Influences of precipitation changes and direct C02 effects on streamflow. Nature, 1985, N 6007, p. 149-152.

297. Willson R.C. Solar total irradiance variability measurements by the SMM/ACRIM-1 experiment. Proc. Int. Radiat. Symp., Hampton, USA, 1984, p. 333-337.

Информация о работе

Лобанов, Владимир Алексеевич
доктора технических наук
Санкт-Петербург, 1998
ВАК 11.00.07

Диссертация

Расчеты речного стока в неоднородных и нестационарных условиях - тема диссертации по географии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы