Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Диссертационная работа:

Губарева Татьяна Сергеевна. Максимальный сток рек в бассейне Амура: закономерности формирования и методы расчетов : Дис. ... канд. геогр. наук : 25.00.27 : Владивосток, 2004 143 c. РГБ ОД, 61:04-11/166

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ
МАКСИМАЛЬНОГО СТОКА РЕК 10

  1. Географическое положение 10

  2. Рельеф. Геологическое строение 11

  3. Климатическая характеристика 16

  4. Ландшафтная характеристика 20

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ОДНОРОДНОСТИ РЯДОВ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ
ВОДЫ 23

  1. Географические закономерности пространственного распределения гидрометеорологических характеристик 23

  2. Особенности анализа однородности выборок максимальных расходов воды . 26

  3. Методика отбора генетически однородных совокупностей 28

  4. Оценка генетической однородности рядов максимального стока 30

  5. Статистический анализ однородности рядов максимального стока 33

  6. Географические закономерности формирования максимального стока 39

2.7. Выводы 49

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТОВ МАКСИМАЛЬНОГО СТОКА 51

  1. Принципы расчетов 51

  2. Обзор развития статистических методов в исследованиях максимального стока 52

  3. Методы построения аналитических кривых распределения

вероятности максимального стока 56

  1. Типы кривых распределений 56

  2. Оценка параметров аналитических функций распределения 59

3.4. «Основная» схема расчета (рекомендованная СНиП 2.01.14-83) 61

  1. Распределение Пирсона III типа 61

  2. Трсхпараметрическое гамма - распределение Крицкого - Менкеля 63

3.5. «Альтернативная» схема расчета (общая идея Ю.Б. Виноградова) 64

  1. Функционально-нормальные законы распределения 65

  2. Непараметрическая оценка параметров аналитических функций распределения 67

3.6. Методика анализа применимости кривых распределений 68

ГЛАВА 4. СОПОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К
ОЦЕНКЕ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ РЕК БАССЕЙНА АМУРА 70

  1. Принципы оценки расчетных схем 70

  2. Наволочные максимумы 72

  3. Максимумы весеннего половодья 78

  4. Анализ расчетных схем по оценочному критерию «граница» 79

  5. Сравнение результатов расчетов генетически разнородных выборок (максимумы весеннего половодья и дождевые паводки) 80

4.6. Вычислительные возможности применяемых алгоритмов 82

ГЛАВА 5. МАКСИМАЛЬНЫЕ РАСХОДЫ ВОДЫ РАСЧЕТНОЙ
ОБЕСПЕЧЕННОСТИ РЕК БАССЕЙНА АМУРА 89

  1. Каталог максимальных расчетных расходов воды 89

  2. Географические закономерности пространственного

распределения величині,! максимального стока 91

5.3. Рекомендации по определению расчетных максимальных расходов воды при
наличии данных наблюдений 109

  1. Формирование выборок максимальных расходов 109

  2. Расчёт максимальных расходов заданной обеспеченности 110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112

ЛИТЕРАТУРА 114

ПРИЛОЖЕНИЕ 124

Введение к работе:

Речные наводнения являются одним из наиболее опасных стихийных явлении и лидируют по величине причиненного ущерба, по количеству погибших и по числу пострадавших среди остальных природных бедствий. В последнее десятилетие зафиксирована группа мощнейших наводнений во многих частях земного шара, в том числе и в Азиатско-Тихоокеанском регионе. В России более всего страдает от наводнений Дальний Восток. На Лмуре и его притоках Зее, Бурее, Шилке, Уссури наводнения, вызываемые летними дождями, наблюдаются почти ежегодно, а иногда и несколько раз в год.

При управлении водными ресурсами возрастают требования к опенке возможного экономического ущерба и ущерба, наносимого окружающей среде, что связано с повышением надежности существующих методов и развитием новых методов опенок характеристик экстремального стока. Несмотря на значительное количество исследований, в том числе на Дальнем Востоке России, проблема до настоящего времени не решена ни в части теоретического обоснования применяемых кривых и методов расчётов, ни в части региональной специфики их применения.

Методы расчетов, рекомендуемые действующими нормативными документами, не учитывают некоторые существенные особенности дождевых паводков муссои-ной зоны: сложную пространственную структуру процессов увлажнения и формирования максимального стока; повторяемость высоких паводков не каждый год, зато нередко несколько раз в любой момент тёплого периода года; преобладание в отдельные годы максимумов снегового либо сложного происхождения. В статистическом смысле это означает отсутствие генетической однородности выборки максимальных годовых расходов воды и неполную её адекватность, так как реальная последовательность выдающихся паводковых событий лишь частично отвечает годичной периодизации. При таких условиях расчеты должны строиться на тщательном анализе статистических свойств рядов исходных данных и на специальном обосновании используемых законов распределения.

Традиционно отмечаемая недостаточность исходных данных, как по плотности сети, так и но длительности рядов наблюдений, усугубляется в настоящее время ожиданием существенных гидрологических последствий глобальных изменений климата.

В этом аспекте знание географических закономерностей формирования максимального стока в специфических условиях преимущественно горной территории с муссон-ными чертами климата является очень важным.

Актуальность выполненных исследований подтверждается и усилением регионального аспекта при разработке новой нормативной документации для гидрологических расчетов и изысканий.

Цель работы состоит в выявлении пространственных закономерностей формирования максимального стока, аиачизе статистических свойств рядов максимальных расходов и разработке рекомендаций но применению методов инженерно-гидрологических расчетов на реках бассейна Амура с учетом наиболее современных данных наблюдений и специфики природных условий региона.

Для достижения поставленной цели решались следующие заОачи:

создание полной базы данных по максимальным расходам в бассейне реки Амур и прилегающего бассейна побережья Японского моря;

анализ генетической однородности выборок максимальных годовых расходов воды;

статистическое сопоставление рядов максимальных за год расходов весенних половодий и летне-осенних дождевых паводков;

сравнительные испытания двух схем расчета максимальных расходов воды малой обеспеченности на массовом материале;

анализ пространственных закономерностей преобладающего генезиса и интенсивности максимального стока с учетом физико-географических условий;

разработка региональных рекомендаций но формированию выборок исходных данных и использованию методов инженерно-гидрологических расчетов.

Использовались материалы наблюдений сети Росгидромета (Приморскою, Дальневосточного и Забайкальского УГМС), материалы наблюдений службы гидрологического мониторинга Северо-Восточного Китая, топографические и тематические карты, снравочно-методическая и специальная литература. Исследование основано на применении комплекса методов статистического анализа и географического обобщения; использовалось как стандартное математическое обеспечение Microsoft Office и Arc Map 8.2, так и специально разработанные приложения. Географическая база данных по максимальному стоку и картографические построения выполнены в

6 среде Arc-Map. Статистический анализ выполнен с использованием автоматизированного комплекса инженерно-гидрологических расчетов.

Диссертация объемом 143 страницы состоит из 5 глав, введения, заключения, включает 32 рисунка, 15 таблиц, список литературы из 131 источников и приложении па 20 страницах.

Во введении формулируется цель и задачи исследования, даётся общая характеристика работы. В первой главе дается описание физико-географических условий формирования максимального стока, характеристика гидрологического режима рек. Приводится анализ исходной информации.

Во второй главе формулируется понятие генетической однородности, на основании которого обосновывается методика отбора генетически однородных совокупностей - максимумов весеннего половодья и дождевых паводков. Здесь же излагается методика и результаты анализа оценки генетической однородности максимального стока. По признакам генетической и статистической однородности разработана классификация рек, которая рекомендуется использоваться для оценки преобладающего генезиса максимальных расходов. Анализируются основные закономерности преобладающего генезиса максимального стока - проявления широтной, высотной, барьерной и экспозиционно-циркуляционной зональности, а также его ландшафтной обусловленности.

В третьей главе анализируется состояние проблемы расчетов максимального стока. Приводится краткий обзор развития статистических методов. Дается описание классов аналитических функций распределения и методы оценки их параметров, используемых в практике гидрологических расчетов, анализируются их достоинства и недостатки с точки зрения аппроксимации экстремальных величин. Здесь же приводится теоретическое обоснование преимуществ альтернативной схемы расчётов, основанной на использовании семейства функционально-нормальных кривых и непараметрических методов аппроксимации. Излагается методика испытаний двух расчётных схем - СНиП и альтернативной.

В четвертой главе обсуждаются результаты сравнительного анализа двух схем расчетов применительно к расчету максимальных расходов паводков и весеннею половодья по комплексу оценочных характеристик и сравниваются результаты расчета максимальных расходов генетически разнородных выборок. Анализируются вычие-

лительные возможности применяемых алгоритмов расчета, формулируется вывод о наибольшей адекватности «альтернативной» схемы для оценки максимумов в бассейне Лмура и побережья Японского моря.

Пятая глава содержит описание каталога максимальных расходов воды, выполненного по результатам статистической обработки данных наблюдений. Проведен географический анализ закономерностей пространственного распределения величии максимального стока, как измеренных, так и расчетных, отдельно для каждой фазы. Сформулированы рекомендации по формированию выборок исходных данных и расчету максимальных расходов воды при наличии данных наблюдений, необходимые на сегодняшний день в инженерно-гидрологической практике.

В заключении подводятся основные итоги работы. Формулируются общие выводы и перспективы дальнейших исследований. В приложении приведены примеры построения эмпирических кривых и вариантов ее аналитических аппроксимаций при помощи специально разработанного автоматизированного комплекса инженерно-гидрологических расчетов и каталог расчетных максимальных расходов воды рек бассейна Лмур.

Научная новизна работы заключается в следующем.

Впервые в рамках одного исследования собран и проанализирован материал наиболее современных данных наблюдений, включая 1990-е годы, за максимальным стоком воды рек весеннего половодья и дождевых паводков для обширной іерри-тории юга Дальневосточного региона России.

Проведены широкомасштабные испытания т.н. «альтернативной» схемы расчётов в регионе с явным преобладанием дождевого паводочного стока и получены новые выводы, касающиеся методов гидрологических расчетов максимального стока.

Подготовлен каталог максимальных расчетных расходов воды, представляющий собой основу для разработки методов расчета при отсутствии данных наблюдений.

Разработаны рекомендации по формированию выборок статистических совокупностей максимального стока и по расчету максимальных расчетов воды в сложных природных условиях региона.

По результатам работы сформулированы следующие защищаемые положения.

  1. При преимущественно дождевом питании рек бассейна Лмура, их максимальный сток является особенно сложным по генезису, что вызывает специфические трудности при инженерно-гидрологических расчетах. Генетический и статистический анализ позволяет выделить группы рек как с явным преобладанием летне-осенних паводков или весенних половодий в формировании годовых максимумов, так и со смешанным характером их формирования. В первом случае для расчетов может использоваться выборка годовых максимальных расходов воды, которая является почти однородной. Во втором, расчеты должны вестись по отдельным фазам гидрологического режима с дальнейшим применением составных кривых.

  2. Сопоставление результатов оценки максимальных расходов воды с применением основной схемы расчетов, предлагаемой СНиП 2.01.14-83, и альтернапшной схемы, основанной на применении функционально-нормальных кривых распределений и непараметрических методов аппроксимации, показывает на основе набора количественных и качественных показателей значительные преимущества альтернативной схемы.

  3. Величины максимальных расходов, при исключении влияния площади водосбора, подчиняются географическим закономерностям различного масштаба и демонстрируют проявления широтной, высотной, барьерной, экспозиционно-циркуляционной форм зональности. Исследования максимального стока рек подтвердили достаточность комплекса факторов гидрометеорологической доступности для описания проявлений всех элементарных форм зональности в условиях юга Дальнего Востока, который включает три ведущих признака: 1) удаленность от побережья, 2) ориентацию но отношению к преобладающему направлению переноса тепла и влаги, 3) высотное положение водосбора.

Работа выполнена в Дальневосточном региональном научно-исследовательском гидрометеорологическом институте, в рамках плановой, договорной и инициативной тематики. Кроме того, она представляет собой часть исследований, выполняемых при поддержке грантов РФФИ (01-05-65128 и 03-05-06499) и гранта Организации научных исследований Нидерландов - NWO (047.014.011).

Результаты работы отражены в 6 научных публикациях и представлялись на научных семинарах и конференциях: международном рабочем совещании «River

Runoff: Minima and Maxima» (Санкт-Петербург, 2001); III и IV региональных научно-практических конференциях, посвященных к всемирным дням Воды и Метеорологии (Владивосток, 2002, 2003); Первой молодежной конференции-конкурсе по проблемам географических и геоэкологических исследований на Дальнем Востоке (Владивосток, 2003); международном научном семинаре «Изучение и моделирование дождевых наводнений на реках Евразии в условиях изменения климата» (Иркутск, 2003).

Автор искренне благодарен своему научному руководителю к.г.н. Б.И.Гарцману за критический анализ, ценные советы и консультации и постоянную помощь в написании диссертации. Автор признателен д.г.н. М.П.Болгову, П. Пан Геллеру, Л.II Бугайцу за советы и практическую помощь. Особую благодарность хочется выразить руководителю аспирантуры к.г.н. К.П.Бобрик. Автор благодарит сотрудников отдела метеорологии и тропических циклонов, отдела инженерной океанологии ДВНИГМИ; кафедру гидрологии и охраны водных ресурсов ДВГУ, а также сотрудников отдела международных программ и проектов ДВО РАН за дружеское участие.

Подобные работы
Мамедов Магбет Адил оглы
Анализ условий формирования и методы расчета максимальных расходов горных рек (на примере рек Закавказья и Дагестана)
Хонг Сен Зин 0
Расчет максимального стока рек северной части Кореи
Любимов Григорий Абрамович
Условия формирования и расчет зимнего стока рек в районах распространения многолетней мерзлоты (на примере зоны БАМ)
Дмитрук Виталий Иосифович
Расчеты годового стока неизученных рек Забайкалья на основе учета закономерностей пространственного распределения элементов водного баланса
Антонова Светлана Александровна
Условия формирования и расчет стока взвешенных наносов рек (на примере Украины)
Василенко Нинель Григорьевна
Формирование и расчет максимального стока малых водостоков района многолетней мерзлоты (на примере рек Центрального БАМа)
Фролова Наталья Леонидовна
Географические закономерности пространственно-временной изменчивости годового стока рек бассейна Волги
Савичев Олег Геннадьевич
Гидрохимический сток рек бассейна Средней Оби и его природно-антропогенная трансформация
Симонов Юрий Андреевич
Пространственно-временная изменчивость водного стока рек бассейна Северного Ледовитого океана
Рассказова Надежда Степановна
Пространственно-временная структура полей стока рек Камского и Тобольского бассейнов и ее связь с космо- и геофизическими факторами

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net