Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Трансформационная структура расчетной схемы максимального стока и ее реализация на примере рек Карпат

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Трансформационная структура расчетной схемы максимального стока и ее реализация на примере рек Карпат"

і • ” - ...ДЖАБУР КХАЛДУН

УДК 556.166

ТРАНСФОРМАЦІЙНА СТРУКТУРА РОЗРАХУНКОВОЇ СХЕМИ МАКСИМАЛЬНОГО СТОКУ ТА її РЕАЛІЗАЦІЯ НА ПРИКЛАДІ РІЧОК КАРПАТ

11.00.07 - гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

0деса-2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Одеському гідрометеорологічному інституті Науковий керівник: Доктор географічних наук, професор

Гопченко Євген Дмитрович Одеський гідрометеорологічний інститут, проректор з наукової роботи

Іванєнко Олександр Григорович Одеський гідрометеорологічний інститут, завкафедри гідроекології і водних досліджень;

Кандидат географічних наук Чебанов Олександр Юрійович Український державний науково-дослідний і конструкторсько-технологічний інститут водопостачання, водовідведення і екології Держбуду України, м.Харків, зав.лабораторії інженерного захисту територій і гідрогеології

Шевченка,

кафедра гідрології та гідрохімії, Міністерство освіти і науки України, м.Київ

Офіційні опоненти: Доктор географічних наук, професор

Провідна установа: Київський національний університет ім. Тараса

Захист відбудеться “12 ” жовтня 2000 року о ІЗ30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.090.01 в Одеському гідрометеорологічному інституті за адресою: 65016, м.Одеса-16, вул.Львівська 15, ОГМІ.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Одеського гідрометеорологічного інституту за адресою: 65016, м.Одеса-16,

вул. Львівська 15, ОГМІ.

Автореферат розісланий “ //” вересня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Лобода Н.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В Україні підвищеною паводковою небезпекою відрізняються річки гірського Криму і Карпат, де дуже часто спостерігаються катастрофічно високі витрати води, що супроводяться руйнуванням доріг, мостів, затопленням населених пунктів, сільськогосподарських угідь, зсувами грунту і інтими негативними наслідками. Великий внесок в розв'язання проблеми розрахунку характеристик максимального стоку в Україні внесли представники київської (А.В.Огієвський, Й.А.Железняк, В.І.Мокляк, П.Ф.Вишневський і інш.) і одеської (А.М.Бефані, Н.Ф.Бефані, О.Г.Іваненко і інш.) гідрологічних наукових шкіл. Запропоновані ними розробки в області максимального стоку, нарівні з нині діючим нормативним документом СНІП 2.01.14-83, широко використовуються в практиці водогосподарчого проектування. І проте, багато які сторони формування максимального стоку і особливо розрахунку його характеристик залишаються як і раніше недостатньо дослідженими. З цього витікає необхідність подальшого вдосконалення і розвитку нових підходів до побудови розрахункових схем максимального стоку і подальшого використання їх замість застарілих формул і методик, які до цього часу все ще застосовуються в Україні.

Зв'язок робота з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконується відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України №37 від 26.01.94 року “Про комплексну програму проведення протипаводкових заходів на 1994-2000 рр." і відповідає основним науковим напрямам кафедри гідрології суші ОГМІ в складі пошукової держбюджетної НДР (без реєстрації в інформаційному центрі): “Максимальний та річний стік річок України" (1998-2002 рр.). Дисертант є одним з учасників колективу виконавців.

Мета і задачі дослідження. Основними цілями дослідження було проведення аналітичного огляду відомих і широко вживаних в Україні (головним чином, в межах Карпат) методів розрахунку максимального стоку річок. З іншого боку, спираючись на досвід, що вже є, було потрібно розробити розрахункову схему, яка в структурній побудові відображала б головні етапи трансформації максимальних модулів паводків із зростанням розміру водозборів. Витікаючі з цих цілей задачі полягають в обгрунтуванні трансформаційних функцій, пов'язаних з часом руслового добігання, з русло-заплавним регулюванням і з трансформацією паводків водоймищами проточного типу.

Об’єктом дослідження служить максимальний паводковий стік на річках Карпат.

Предметом дослідження є характеристики паводкового стоку, які підлягають нормуванню.

Метода дослідження. Полягають вони в проведенні аналітичного огляду методів розрахунку максимального стоку, вживаних в Україні, в районуванні території (методом спільного аналізу) за умовами формування паводкового стоку річок Карпат, в обгрунтуванні більш досконалої, в порівнянні з вживаними в цей час, структури розрахункової схеми для нормування характеристик максимального стоку.

Наукова новизна одержаних результатів. Вона полягає в подальшому розвитку ідей А.М.Бефані (1958, 1981), Н.Ф.Бефані (1977) та наукового керівника (1999) в запропонованій уперше структурі розрахункової формули максимального стоку, яка в явному вигляді відображає трансформацію максимального модуля схилового припливу і форми водозбору, русло-заплавного регулювання і регулюючої місткості водоймищ проточного типу. Уперше для Карпат отримані б самі модулі схилового припливу 1%-ої імовірності перевищення.

Практичне значення одержаних результатів. Запропонована структура розрахункової формули максимального стоку, в порівнянні з раніше вживаними, в тому числі й в Україні, характеризується більшою теоретичною обгрунтованістю, передусім з точки зору опису процесів трансформації схилового припливу русловою мережею. Розроблена автором методика розрахунку максимальних модулів паводкового стоку для річок Карпат може бути безпосередньо використана на практиці у відповідних проектних установах.

Особистий внесок здобувача. Основні результати, які характеризуються науковою новизною і становлять предмет захисту, належать особисто автору. У спільних публікаціях ідея побудови розрахункової схеми максимального стоку належить науковому керівнику, а її реалізація на прикладі річок Карпат - цілком дисертанту.

Апробація результатів дисертації. Результати поточної роботи над дисертацією щорічно (в період 1998-2000 рр.) обговорювалися на засіданнях кафедри гідрології суші, а також на конференції молодих вчених ОГМІ (березень 2000 р.), а в повному обсязі - на розширеному семінарі кафедр гідрології суші і гідроекології та водних досліджень (травень 2000 р.).

Публікації. Результати досліджень автора опубліковані в б статтях наукового збірника, який входить до переліку видань, затверджених ВАК України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, шоста розділів, висновків, списку використаних літературних джерел, до якого входять 58 найменувань, додатків. Загальній обсяг дисертації 271 стор. машинописного тексту, у тому числі ілюстрацій - на 42 стор., 12 додатків - на 75 стор.

з

Основний зміст

У вступі приводяться відомості про актуальність теми, її зв'язок з науковими програмами і планами, сформульовані мета і задачі дослідження, наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, особистий внесок автора в розробку проблеми.

У першому розділі, складеному на основі літературних джерел, дається коротка фізико-географічна характеристика природних умов Карпат, опис визначних паводків на річках регіону, а також характеристика гідрологічної вивченості території.

У другому розділі приводиться аналітичний огляд методичної бази по розрахунках максимальних витрат води дощових паводків на річках Карпат. В даному розділі не ставилося за мету розглядання всіх методик, які в різні роки пропонувалися тими або іншими авторами. Тим більше, що регіональних розробок є досить велика кількість, що пов'язано зі специфікою регіону, який відноситься до одного з найбільш паводконебезпечних в Україні. Значна кількість з них мають редукційну структуру в редакції нормативного документу СНІП 2.01.14-83 і областю застосування Б>200 км2. На прикладі річок Карпат показано, що такого вигляду редукційні формули не задовольняють верхньому граничному значенню - .0 при Р=0 (де qm- максимальний модуль стоку, а я'т-

максимальний модуль припливу) і не зовсім вірно описують процес убування qш із зростанням площі водозбору К Зазначається також, що в умовах добре вираженої в Карпатах залежності характеристик паводкового стоку від висотного положення водозборів і залісеності, редукційна формула не застосовна сама по собі.

Об'ємна формула (ДЛСоколовський, 1943) використовувалася в практиці розрахунків максимального паводкового стоку річок Карпат в двох її модифікаціях:

Ят — '

О)

(Нт-Н0)п,

Чш =----:-----»

(2)

п

де кф-коефіцієнт нерівномірності руслового стоку, уш-шар стоку, Т„-тривалість паводка, Нт-шар опадів за розрахунковий час Т=р1р, Н0-початкові втрати, ^-тривалість підйому паводка, {-коефіцієнт, що залежить

від форми паводка, т]-коєфіцієнт стоку, 1р-час руслового добігання, а ц змінюється від 1.0 до 0.4.

Формула вигляду (1) на регіональному рівні розроблялася М.В.Лаликіним (1963), але містила ділу низку недостатньо обгрунтованих побудов і тому широкого застосування не мала. Якщо ^ виразити через Т„, то вираз (2) буде зводитися до (1) при

кф=ґ(1 + тг), (3)

де у-відношення тривалості спаду паводка ^ до тривалості підйому.

У дисертації показано, що перехід від (1) до (2) здійснено дещо некоректно, оскільки (Нг-Но)^ загалом менше ущ, за винятком випадків, КОЛИ співвідношення уТо>£.5 (де Т0-тривалість припливу води зі схилів до руслової мережі). Зауважимо, що в Карпатах подібне співвідношення, тобто коли Ір>2.5Т0, не має місця навіть на великих річках.

Ще більш істотними недоліками характеризуються формули граничної інтенсивності, які увійшли до нормативного документу СНІП 2.01.14-83 для малих річок (з площами Р<200 км2). Параметри, що входять до них, неодноразово уточнювалися фахівцями УкрНДГМІ (наприклад, П.М.Лютіком, 1983). І проте, перш за все неправомірним в них є використання добового максимуму опадів Не, замість їх кількості за паводковий період Нт. Зокрема, по дослідженнях О.В.Краснової (1999) в Карпатах Нщ в 3-3.5 рази перевищує Не. Другий недолік полатає в підміні трансформаційної функції кривою редукції середньої інтенсивності опадів у часі. Ординати останньої по своїй величині на більшій частині Карпат в 2.5-3.3 рази перевищують істинні значення трансформаційної функції. Таким чином, завищення одних параметрів (ординат редукційних кривих) якби компенсуються заниженням інших (добових величин оспадів, що використовуються замість Нш). Ці обставини не дозволяють надалі використовувати в Карпатах формули граничної інтенсивності.

Серед формул, які спираються на модель руслових ізохрон, для річок Карпат у різний час використовувались (а деякі викорнстовуваються і зараз) розробки Г.О.Алексеєва (1946), О.Г.Іваненка і О.М.Мельнічука (1969), Ель Фрігі Хасена Лотфі (1988), П.Ф.Вишневського (1964) та інш. В роботі детально аналізується кожна із формул та відзначаються їх недоліки.

Так, в методиці Г.О.Алексеєва випадок уповільненого стоку (коли У>Т0) неправомірно розповсюджується на весь діапазон площ водозборів. У формулі П.Ф.Вишневського довільно призначається розрахунковий інтервал, рівний 10 хвил., що при розгляді моделі формування максимального стоку суперечить природі явища. Дійсно, при умові Ір<Т0 в

класичній схемі ізохрон підсумовування доданків (де ^-міжізохронні площі) при визначенні величини максимальної витрати проводиться не по якому-небудь розрахунковому інтервалу часу Лг, а по Навпаки, при 1Р>Т0 підсумовування ведеться за часом Т0. Недоліки формули П.Ф.Вишневського виявляються і по граничному значенню безрозмірного комплексу ц^'т<1.0 при Р=0. Формула О.Г.Іваненка-О.М.Мельнічука і Ель Фрігі Хасена Лотфі дещо застаріли структурно.

У третьому розділі наводиться обгрунтування розрахункової методики для нормування характеристик максимального стоку річок взагалі і дощових паводків Карпат, зокрема. Спираючись головним чином на дослідження А.М.Бефані (1958, 1981) і наукового керівника, в дисертаційній роботі пропонується новий підхід до структурної побудови формули для розрахунку максимального стоку. Замість набору параметрів, що впливають на формування максимальної витрати води, пропонується процес трансформації паводкових хвиль в русловій мережі описувати відповідними функціями: розпластання хвиль під впливом часу руслового добігання, русло-заплавного регулювання і регулювання паводків озерами, водосховищами і ставками (рис.1).

Рис.1 Принципова схема трансформації схилового припливу гідрографічною мережею

У такому формулюванні розрахункова формула максимального модуля стоку має вигляд:

де /Т0) - трансформаційна функція, яка зумовлена часом руслового добігання, формою водозбору і динамікою припливу води зі схилів до руслової мережі, Єр- коефіцієнт русло-заплавного регулювання, г-коефіцієнт трансформації, зумовлений наявністю озер, водосховищ або ставків проточного типу.

Для елементарних водозборів, що моделюються у вигляді прямокутника з руслом по середині, функція трансформації описується рівняннями:

Чю =ЧтЧ'0р/То)Єі;Г)

(4)

а) при ір<Т0

б) при 1Р>Т0

(6)

в) при Ір=Тс

(7)

Стосовно до руслових систем

а) при ір<То

(п + Ші + 1)(п + 1) ’

П1| +1

(8)

б) при 1р>Т0

де п і ті -показники степені в рівняннях функцій припливу і руслових ізохрон.

Своєю верхньою межею ці(Чр/Т0) мас одиницю при уТо=0,

поступово убуваючи потім при збільшенні співвідношення ут„. Вплив на / Т0) форми графіку припливу, як видно з приведених вище рівнянь,

буде більшим на малих(Ір<Г0), чим на великих (^Т0) водозборах. Навпаки, форма водозбору в плані буде сильніше впливати на іуОр/Т0) саме на великих водозборах, у порівнянні з малими.

Трансформацію максимальних витрат води проточними водоймищами за допомогою параметра г рекомендується оцінювати по методиці нормативного документу СШП 2.01.14-83.

Коефіцієнт русло-заллавного регулювання ер (при г=1.0), виходячи

Таким чином, визначення Ер пов'язане з безрозмірним комплексом Цщ/ч’т і складовою загальної редукції \у(уТ0), зумовленої часом руслового добігання.

Подальші розділи дисертації присвячені реалізації запропонованої методики на прикладі 89 річкових водозборів Карпат.

У четвертому розділі приводяться результати статистичної обробки часових рядів максимальних витрат води дощових паводків. Оцінки параметрів статистичного розподілу отримані методами моментів і найбільшої правдоподібності. Останні використані при встановленні для кожного з постів максимальних витрат води <3Ш опорної забезпеченості Р=1%. Відносна помилка обчислення квантилів трипараметричного гама-розподілу в середньому для водозборів Карпат, що розглядаються, складає ±18.7%.

П'ятий розділ присвячений статистичному аналізу і просторовому узагальненню шарів паводкового стоку. Встановлена залежність між величиною середнього багаторічного шару паводкового стоку у, з одного боку, І середньою ВИСОТОЮ водозборів Нср і їх залісеністю ґ„ - з іншого. У Карпатах загалом, а також по окремих районах чітко простежується

з (4), є:

(10)

збільшення шару стоку у з висотою і зростанням відсотка залісеності. У розрахунковому варіанті

У = У5оо;5оквкл, 00

де У500-50 -приведене до висоти 500 м і залісеності 50% значення шару стоку, ки та кл —коефіцієнти впливу на у цих чинників, причому

кн =1 + іг-5-(Нср -500), (12)

У 500

а

кл=1 + ^-(4-50), (13)

У500;50

де у500-значення середнього шару паводкового стоку, приведене до висоти водозбору, рівної 500 м.

Параметри рівнянь (12) і (13) районовані (табл.1).

Таблиця 1

Районовані значення параметрів рівнянь (12) і (13)

Район Шар стоку, У5оо, мм Шар стоку, УЇОО:50. мм <*н ал

1 31.6 31.9 0.029 0.18

2 39.6 38.7 0.033 0.21

3 46.3 44.6 0.043 0.10

4 38.1 37.8 0.029 0.056

При розмежуванні території Карпат по приведеному шару стоку у500, коефіцієнту варіації Су і співвідношенню Сз/Су використаний запропонований С.Н.Крицьким і М.Ф.Менкелем (1981) метод спільного аналізу, який полягає в розділенні загальної дисперсії полів ознак районування на випадкову і географічну складові. Усього виділено 4 макрорайони, в межах яких оцінки У500-50. У5<ю> Су і Сз/Су осереднені. На підставі згаданого вище методу спільного аналізу виконано уточнення індивідуальних оцінок параметрів рядів максимального стоку, які надалі прийняті за розрахункові. Середні районні погрішності розрахунку шарів стоку у після об'єднання сукупностей в середньому зменшились на 6.6%.

У шостому розділі розглядаються методичні підходи до визначення параметрів розрахункової формули (4). Передусім, по даних 89 річкових водозборів з площами від 18.1 км2 (р.Каменка-с.Дора) до 9140 км2 (р.Тиса-пмт Вілок) уперше для регіону Карпат були обчислені максимальні модулі СХИЛОВОГО припливу 1%-ОЇ Імовірності перевищення причому

Ч'1%=0.28^ІІ-|-у1% (14)

п То

Коефіцієнт нерівномірності схилового припливу (п+1)/п встановлювався по матеріалах гідрологічної мережі Гідрометслужби України і дорівнює

11.0. Такий коефіцієнт свідчить про високу природну зарегульованість паводкіп на схилах. Розрахункова тривалість припливу води зі схилів до руслової мережі Т0 отримана чисельним шляхом в рамках формули А.М.Бефані (1981). Узагальнення Т„ по території виконано в залежності від висотного положення водозборів і їх залісеності. Зокрема, для Карпат

Т0 =17.58В5Л, (15)

де 8„ і 8Л - коефіцієнти впливу на Т0 середньої висоти водозборів і

залісеності. Розрахунок 8„ проводиться по формулі

Н,_ -500

8Н =1 + 0.86—^—------, (16)

103

а 8Л —табульований (табл.2).

Таблиця 2

Коефіцієнти впливу на розрахункову тривалість схилового припливу залісеності

0 10 20 30 40 60 80 100

8л 1.00 1.09 1.16 1.26 1.43 1.86 2.51 3.50

Змінюється 6л, як видно з табл.2, від 1.0 при £„=0 до 3.50 - при Гл=100%. Так високі значення 8Л свідчать про надзвичайно високу регулюючу здатність карпатських лісів впливати на максимальний стік. Аналіз коефіцієнтів 8Л дозволяє зробити ще один важливий висновок - рубання лісів в Карпатах повинне вестися надто обережно і з таким розрахунком, щоб залісеність водозборів не була меншою за 40-50%. В іншому випадку

будуть активізуватися ерозійні процеси. Що стосується максимальних модулів схилового припливу то на карпатских річках вони досягають 18-20 м3/с-км2 і більш.

Трансформаційна функція \|/(Чр /Т0)може розраховуватись за

допомогою рівнянь (8) або (9), в залежності від відношення 1р<Т0, при п=0.10 і Ш|=1.0, тобто

а) при їр<Т0

^Р/То)=1-0.86

б) при 1р>Т0

|-|Ч

¥(їр/То)=0.091-^

2—0.52—

tPJ

(17)

(18)

Якщо є змога побудувати схему руслових ізохрон та визначити ть то розрахунки \|/(Ір /Т0) будуть вестись по більш загальних рівняннях, ніж

(17) і (18), а саме: а) при ір<Т0

б) при Ір^То

у(ір/То)=0.0?1І

т, +1

\0.і

Ір Т

Ч10у/

1.1

(19)

ґт \т\

т, т^ті+1.1)

ч*р У

(20)

Для встановлення ті можна рекомендувати також формулу, що запропонована Т.О .Казанковою (1999)

т, =2.0-0.26^+ 1)

(21)

На річках Карпат іу ^ р / Т0) змінюється майже від одиниці (малі водозбори) до 0.13-0.15.

Коефіцієнти русло-заплавного регулювання єР встановлюються за допомогою рівняння (10) з урахуванням виразів (17) і (18) або (19) і (20), тобто в залежності від наявності даних по ті.

Але при використанні рівняння (10) мають місце серйозні труднощі, що пов'язані з обгрунтуванням безрозмірного комплексу яі%/я'і%> оскільки при багатофакторній обумовленості явища формування стоку, максимальний модуль припливу я'і% не може бути отриманий шляхом простої побудови залежності і£Яі%=А§(Р-ьі) і її екстраполяції на вісь ординат до значення q'm при її—>0. Щоб ці труднощі подолати, пропонується максимальні модулі припливу для кожного водозбору визначати по рівнянню (14), потім знаходити відношення ЯіуУя'і*/» яке ставиться в залежність від площі водозбору. Для річок Карпат

Чі% 1Чт -

1

(Р + 1)

0.42

(22)

Таким чином, в загальній постановці, приймаюяи до уваги (22), розрахункові рівняння для визначення є? будуть мати такий вигляд:

а) при Ір<Т0

Єр -

1

(И+І)

0.42

1--

ТПі 4-1

1.1(1.1+ Ш|)

0.10

(23)

б) при Ір2Т0

Бр =

11.0

(р + 1)0-42 Т0

т. +1

1.1

т, т, (гг!, 4-1.1)

\.гр )

ПІ,

(24)

Змінюється Єр на річках Карпат майже у тих же межах, що й \|/(Ір / Т0), тобто від одиниці до 0.14-0.17. Останнє свідчить про приблизно

однаковий внесок \у(1:р/Т0) і Єр в загальну редукцію максимального паводкового стоку річок цього регіону.

Важливою обставиною при побудові зв'язку є те, що вона

повинна пройти через верхнє граничне значення І^Чі^/сі'і*}^ при Р=0, оскільки в звичайній практиці область малих водозборів вивчена надто недостатньо. Останнє в свою чергу не забезпечує надійного визначення

степеневого показника в рівнянні редукційної кривої при використанні хвичайних методів.

Коефіцієнт зарегулювання максимальних витрат води озерами, водосховищами і ставками г, що входить в (4), рекомендується встановлювати по методиці СНІП 2.01.14-83.

Перевірочні розрахунки, виконані по 89 водозборах, вказують на задовільну збіжність результатів з вихідними величинами Ц\%. Середнє відхилення склало ±18.3%, що знаходиться на рівні середньо-квадратичньої погрішності вихідних даних по максимальному паводковому стоку річок Карпат (сгд[% =18.6% ).

Викладене дозволяє розрахункову схему рекомендувати для нормування характеристик максимального стоку, а методику, розроблену для річок Карпат - до практичного застосування.

Висновки

1-У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в побудуванні розрахункової формули максимального стоку дощових паводків та її реалізація на прикладі річок Карпат.

2.Аналітичний огляд виконаних раніше розробок по максимальному паводковому стоку гірських річок Карпат показав, що внаслідок недоліків, які є в структурі розрахункових формул і параметрах, що їх описують, необхідна подальша робота по вдосконаленню розрахунково-нормативної бази в цій галузі взагалі і на регіональному рівні - зокрема.

3.У цій роботі уперше пропонується структура розрахункової формули, до якої в явному вигляді входять максимальний модуль схилового припливу і трансформуючі його функції, пов'язані з часом руслового добігання, руслом-заплавним регулюванням, а також з наявністю в русловій мережі озер, водосховищ і ставків проточного типу.

4.Максимальні модулі схилового припливу 1%-ої імовірності перевищення змінюються по території у вельми широких межах - від 8.27 до 24.8 м3/с-км2 і залежать від шарів припливу уі%, тривалості надходження води зі схилів до русловій мережі Т0 і коефіцієнта нерівномірності схилового припливу у часі (п+1)/п.

5 .Трансформаційна функція \|/(Ір /Т0) визначається співвідношенням між Ір і То, характером припливу води зі схилів до руслової мережі і формою водозборів. Нормування цієї функції проводиться по степеневих показниках в рівняннях кривих припливу (п) і руслових ізохрон (ті ).

б.Русло-заплавне регулювання є складовою частиною загальної редукції максимального модуля із зростанням площі водозборів, а його

трансформуючий ефект для річок Карпат порівнюється з функцією ^Р/Т0).

У роботі обгрунтовується методичний підхід щодо обчислення безрозмірного комплексу Чт/я'щ при встановленні коефіцієнта русло-заплавного регулювання єр. Він полягає в прямому розрахунку і подальшій побудові залежності між яо/я'щ і площами водозборів.

7.В Карпатах відзначається закономірне збільшення шарів стоку і тривалості схилового припливу із збільшенням середньої висоти водозборів і їх залісеності. Особлива увага звертається на грунтозахисні і водозахисні властивості Карпатських лісів. Щоб уникнути надмірної ерозії грунтів і посилення паводкової небезпеки, надто небажані рубки лісу на водозборах із залісеністю менше за 50% їх площі.

Різнонаправлений вплив залісеності на складові максимального стоку (зокрема, шар і тривалість схилового припливу) в розрахункових формулах, що спираються тільки на інтегральні показники редукції максимального модуля, привели деяких авторів до помилкових висновків про те, що в Карпатах залісеність на максимальний стік практично не впливає.

8.При просторовому узагальненні характеристик паводкового стоку (середніх багаторічних значень шарів стоку, коефіцієнтів варіації Су і співвідношення Се/Су) здійснене розділення території на 4 райони, в межах яких можливе об'єднання сукупностей. Це дозволило в середньому на 6.6% підвищити точність обчислення по басейнах річок шарів паводкового стоку.

9.Перевірочні розрахунки, виконані по запропонованій схемі, охоплюють в межах Карпат 89 річкових водозборів з площами від 18.1 (р.Каменка-с.Дора) до 9140 км2 (р.Тиса-пмт Вілок). Середнє відхилення розрахункових величин Яімр<лр. від вихідних даних д^-- склало ±18.3% при середньоквадратичній погрішності Од1% =18.6%.

10.Обгрунтована в роботі розрахункова схема може бути використана як науково-методична база для нормування характеристик максимального стоку, а реалізована на прикладі Карпатських річок методика рекомендується для практичного застосування, замість застарілих розробок.

Список опублікованих праць здобувана за темою дисертації

І.Гопченко Е.Д., Джабур Кхалдун. Обоснование расчетной методики для определения слоя паводочного стока рек Карпат на базе схемы районирования территории по условиям формирования паводков // Метеорология, климатология и гидрология, 1999.-Вып.39.-С.222-232.

2.Гопченко Е.Д., Джабур Кхалдун. О влиянии залесенности на естественную зарегулированность паводочного стока рек Карпат // Метеорология, климатология и гидрология, 2000.-Вып.40.-С.123-131.

3.Джабур Кхалдун. О применимости некоторых региональных формул к расчету максимального стока дождевых паводков рек Карпат // Метеорологія, гідрологія та кліматологія, 2000.-Вип.40.-С.123-131.

4.Джабур Кхалдун. Расчет максимальных расходов дождевых паводков на реках Карпат II Метеорологія, гідрологія та кліматология, 2000.-Вип.41.-С.8-14.

5.Гопченко Е.Д., Джабур Кхалдун, Романчук М.Е. О роли руслового

добегания в трансформации максимальных расходов воды паводков и половодий // Метеорологія, гідрологія та кліматология, 2000.-Вип.41.-С.29-38. •

6.Гопченко Е.Д., Джабур Кхалдун, Романчук М.Е. Методические подходы к обоснованию коэффициентов русло-пойменного регулирования максимального стока // Метеорологія, гідрологія та кліматология, 2000.-Вип.41.-С.22-28.

АНОТАЦІЇ

Джабур Кхалдун. Трансформаційна структура розрахункової схеми максимального стоку та її реалізація на прикладі річок Карпат. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук. Спеціальність 11.00.07 - гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія. -Одеський гідрометеорологічний інститут. Одеса, 2000.

Дисертація присвячена обгрунтуванню розрахункової схеми максимального стоку, яка структурно враховує основні види трансформації паводкових хвиль під впливом тривалості руслового добігання, русло-заплавного регулювання та їх регулювання проточними озерами, водосховищами, ставками. Базовим параметром такої розрахункової схеми є максимальний модуль схилового припливу води зі схилів до руслової мережі, який визначається на підставі даних про тривалість припливу води зі схилів, коефіцієнта його нерівномірності у часі та розрахункового шару стоку. Слід зауважити, що в гірських умовах Карпат чітко просліджується закономірність збільшення шару стоку та тривалості схилового припливу по мірі зростання висотного положення водозборів та степені їх. залісеності. Трансформаційна функція, яка пов'язана з тривалістю руслового добігання, в основному залежить від співвідношення між тривалістю руслового добігання та припливу води зі схилів до руслової мережі. Щодо функції русло-заплавного регулювання, то вона визначається головним чином розмірами водозборів. Реалізація запропонованої розрахункової схеми здійснена на матеріалах по максимальному стоку річок Карпат.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: трансформаційна структура, розрахункова схема, максимальний стік річок, схиловий приплив.

Джабур Кхалдун. Трансформационная структура расчетной схемы максимального стока и ее реализация на примере рек Карпат. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. Специальность 11.00.07 — гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия. Одесский гидрометеорологический институт. Одесса, 2000.

Диссертационная работа посвящена обоснованию расчетной схемы максимального стока, которая структурно учитывает основные виды трансформации паводочных волн под влиянием эффектов руслопойменного регулирования, времени руслового доебагния и водоемов проточного типа (озер, водохранилищ, прудов). Базовым параметром данной расчетной схемы является модуль склонового притока, который

определяется слоем стока, продолжительностью притока воды со склонов в русловую сеть и коэффициентом неравномерности стока во времени. Следует указать на весьма важную закономерную особенность, характерную для Карпат, которая заключается в увеличении продолжительности притока и слоя стока с ростом средней высоты водосборов и степени их залесенности.

Трансформационная функция, обусловленная временем руслового добегания, зависит от соотношения между временем добегания и продолжительностью склонового притока, с одной стороны, динамикой поступления воды со склонов в русловую сеть и формой водосбора, - с другой. '

Для рек Карпат указанная выше функция трансформации изменяется от 1.0 при Р-»0 до 0.14-0.16—при Р=9140 км2.

Коэффициент русло-пойменного регулирования максимального стока можно получить обратным расчетом из базовой структуры через безразмерный комплекс, представляющий собой отношение максимальных модулей руслового стока и склонового притока, и трансформационную функцию, обусловленную временем руслового добегания. Установлено, что в условиях Карпат вклад в общую редукцию максимальных модулей паводочного стока с ростом площади водосбора русло-пойменного регулирования и трансформации, связанной с распластыванием паводочных волн под влиянием времени руслового добегания, практически одинаковый. Особое внимание в работе обращается на почвозащитные и водоохранные свойства карпатских лесов, которые осуществляют естественное регулирование стока на склонах, тем самым уменьшают вероятность эрозионных процессов и в определенной мере снижают паводковую опасность при прочих равных условиях. По оценкам автора, исходя из приведенных выше соображений, не рекомендуется при рубках леса уменьшать залесенность водосборов ниже 50%.

Реализация расчетной схемы выполнена по 89 водосборам в пределах Карпат, диапазон водосборных площадей - от 18.1 до 9140 км2.

Статистические параметры исходных временных рядов получены методами моментов и наибольшего правдоподобия с последующим уточнением оценок на основе предложенного С.Н.Крицким и М.Ф.Менкелем метода совместного анализа полей стоковых характеристик. Уточнение индивидуальных оценок производилось на базе схемы районирования территории Карпат по условиям формирования паводочного стока.

Предложенная структура расчетной формулы рекомендуется в качестве базовой для нормирования характеристик максимального стока, вместо устаревших региональных разработок и действующего нормативного документа СНиП 2.01.14-83. Применительно к Карпатам методика доведена до непосредственного практического применения.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: трансформационная структура,

расчетная схема, максимальный сток рек, склоновый приток.

Dgabur Khaldun. Transformational structure of maximum flow calculating scheme and its realization on an example of the Carpathian rivers. -Manuscript

Thesis for a candidate's degree of geography by speciality 11.00.07 - land hydrology, water resources, hydrochemistry, The Odessa Hydrometeorological Institute, Odessa, 2000.

The dissertation is dedicated to grounds of the maximum flow calculating scheme structurally taking into account the basic aspects of flood wave routing being under the influence of the channel lag and the flood control by means of drainage lakes, water storages, ponds. The maximum modulus of overland water inflow from slopes into the channel network is a basis parameter of the calculating scheme and is defined according to the data on the water inflow duration from the slopes, the coefficient of inflow cyclic variation in the time and calculating runoff depth. It should be pointed out the greatly important

regular feature being a characteristic feature for the Carpathians that consists in increase of the inflow duration and the runoff depth with the increasing of the mean watershed elevation and the reforestation degree. The transformational function is connected with the channel lag and mainly depends on the ratio between the, channel lag and the water inflow into the channel network. As to the function of the channel - flood plain storage, the one is mainly determined by watershed dimensions. The proposed calculating scheme has been realized according to the maximum river flow data of the Carpathian rivers.

KEY WORDS: TRANSFORMATIONAL STRUCTURE,

CALCULATING SCHEME, MAXIMUM RIVER FLOW, OVERLAND INFLOW.