Введение к работе
Актуальность темы. Одним из главных направлений в гидрологических исследованиях на Дальнем Востоке является изучение паводочного стока в комплексе со всеми обуславливающими его факторами. Высокие и особенно катастрофические паводки, наблюдающиеся на реках Приморского края практически ежегодно, наносят большой ущерб экономике региона. В связи с этим возрастают требования к качеству и точности методик расчета и прогноза дождевого стока и необходимости заблаговременного предупреждения об угрозе наводнений на реках.
При очевидной актуальности этой задачи проблема прогноза паводочного стока до настоящего времени остается нерешенной. Теоретические основы методов прогноза стока рек хорошо изучены и довольно полно представлены в специальной литературе. На их основе составляются практические рекомендации прогноза для конкретных водных объектов. Однако большинство из научно-методических рекомендаций не используется в практике гидропрогнозов. Методики быстро "устаревают" не только в техническом, но и в концептуальном плане. Исследования условий формирования дождевого стока и разработка методов прогноза паводков в Приморье проводились в основном для крупных рек. Степень изученности важнейшего звена влагооборота - преобразования дождевых осадков в сток на малых водосборах - остается недостаточной. Методики, разработанные для других регионов, не учитывают климатических и физико-географических особенностей Дальнего Востока, связанных с резким усилением циклонической деятельности в регионе и выходом тайфунов в летне-осенний период. Формированию катастрофических паводков способствует горный характер местности, тяжелый механический состав почвогрунтов и близкое расположение водоупора.
Это определяет актуальность темы диссертации, направленной на разработку методов прогноза максимального паводочного стока с учетом гидролого-географических особенностей территории, изучением и оценкой взаимодействия различных факторов стокообразования на малых водосборах с использованием методов индикации. Такой подход может быть использован при прогнозировании наводнений на реках в тех случаях, когда отсутствуют гидрометрические данные, что особенно важно, принимая во внимание наметившуюся тенденцию свертывания наблюдательной сети и снижения качества гидрометеорологических наблюдений на реках.
Цель и задачи исследования. Основная цель настоящего исследования заключается в исследовании возможности применения модели паводочного цикла малого речного
бассейна (МРБ) при прогнозах паводочного стока с привлечением методов индикации для определения основных балансовых составляющих и параметров модели, разработки методики для выпуска краткосрочных прогнозов максимальных расходов (уровней) воды в период прохождения дождевых паводков на малых реках. Работа велась в двух направлениях.
Разрабатывалась методика краткосрочных прогнозов катастрофических паводков рек Приморского края с использованием модели паводочного цикла МРБ, на основе учета двух основных режимов формирования стока - внутриобъемного и поверхностного , и процесса перехода между ними. При этом решались следующие задачи: определение основных параметров модели, вычисление свободной принимающей емкости бассейна в зависимости от объема воды в русле и степени увлажненности водосбора; создание различных схем расчета в зависимости от условий формирования стока; прогноз величины подъема воды по данным об осадках и стоке.
Второе направление связано с исследованием влияния различных физико-географических параметров на вероятность возникновения, объем и продолжительность поверхностного стока рек юга Приморского края. С помощью индикационных методов исследовалась зависимость основных параметров модели и характера поверхностного стока от различных природных факторов.
Методика исследования и исходные данные. В основу метода прогноза положена модель паводочного цикла МРБ, разработанная Б. И. Гарцманом, теоретической базой которой являются положения и методы функционального и структурного анализа И.Н. Гарцмана, Ю.Б. Виноградова, И.С. Соседова, Н.И. Коронкевича и других. Применены также общепринятые математические, гидролого-географические, индикационные методы. В качестве исходных данных использовались данные стандартных гидрометеорологических наблюдений за стоком и осадками, справочные и картографические материалы.
Новизна работы заключается в разработке методики прогноза максимального паводочного стока применительно к условиям Дальнего Востока, учитывающей различие режимов формирования стока - внутриобъемного и поверхностного.
Автором :
обоснован способ определения основных параметров модели в зависимости от физико-географических и структурно-информационных характеристик водосбора;
определены ландшафты, на которых вероятность возникновения поверхностного стока наибольшая;
выявлены зональные кривые, определяющие соотношение основных бассейновых емкостей в зависимости от степени их заполнения;
разработана схема расчета величины свободной принимающей емкости с учетом предшествующей увлажненности бассейна;
исследована динамика сезонного хода испарения с водосборов приморских рек в теплый период года и представлены зональные зависимости ;
предложена методика прогноза максимальных паводочных расходов воды с использованием модели паводочного цикла МРБ;
выполнены численные эксперименты по расчету максимальных паводочных расходов воды по 35 рекам юга Приморского края.
Практическая значимость работы заключается в создании методики прогноза максимального паводочного стока малых рек. Результаты исследований являются составной частью темы плана НИОКР Росгидромета "Разработать автоматизированные методы прогнозов дождевых паводков на реках бассейна залива Петра Великого и бассейна р. Уссури" ( номер гос. регистрации - 01.960.006777). Полученные методики прогнозов переданы для проведения испытаний возможности внедрения в оперативную практику бюро прогнозов Приморского УГКС.
Достоверность научных результатов подтверждается высокой эффективностью проверочных расчетов, выполненных на независимой информации, а также использованием большого объема исходной информации на сети Госкомгидромета ( по 35 постам использовано свыше 1000 максимальных паводочных расходов воды, за период наблюдений более 30 лет).
Апробация работы. Основные теоретические положения докладывались на научных семинарах лаборатории природных ресурсов Института географии СО РАН и отдела гидрологических исследований ДВНИГМИ ; Международном симпозиуме "Расчеты речного стока при проектировании" ( С-Петербург, 1995г.); VI научном совещании по прикладной географии ( г. Иркутск, 1996г.); XII научном совещании молодых географов Сибири и Дальнего Востока (г. Иркутск, 1997г.); конференции "Гидрология и геоморфология речных систем"( Иркутск, 1997г.).
Публикации По теме диссертации опубликовано 6 работ. Список публикаций приводится в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений, списка литературы из 138 наименований. Общий объем
диссертации составляет 143 с. машинописного текста, в том числе 23 таблицы, 18 рисунков, 1 приложение.