Максимальный сток весеннего половодья рек лесной зоны Западно-Сибирской равнины и его расчет в условиях недостаточной гидрогеологической изученности Асабина, Елена Александровна

Введение к работе

В работе предлагается региональная методика расчета максимального весеннего стока неизученных рек лесной зоны Западно-Сибирской равнины.

Актуальность работы. Весеннее половодье является характерной и основной фазой водного режима рек данного региона. Важнейшей задачей гидрологических расчетов является определение экстремальных расходов, от которых зависит стоимость и генеральные параметры проектируемых сооружений (гидротехнических, транспортных, мелиоративных и др.). В условиях недостаточной гидрологической изученности района отсутстві.з надежных и обоснованных сведений о максимальных весенних расходах и уровнях воды при проектировании нефте-и газопроводов, дорог и мостов повышает риск их разрушения, а значительное завышение точности расчетов дезориентирует практику водохозяйственного проектирования и приводит к неоправданному перерасходу средств, недооценке роли полевых изысканий, к ложной экономии на изыскательских и проектных работах. Оценка реальной точности экстремальных расходов способствует максимальной эффективности капитальных затрат. Совершенствование методики определения максимальных расходов дает возможность улучшить вероятностное прогнозирование высоких наводнений на реках Западно-Сибирской равнины, которые приводят к подтопление населенных пунктов, промышленных" объектов и сельскохозяйственных угодий, что ведет к безопасности людей и сохранению материальных ресурсов. Для охраны гидросферы также необходимы надежные количественные сведения об экстремальных расходах и их вероятности. Это позволяет оптимизировать задачи охраны природной среды и решать проблемы, связанные с управлением водными ресурсами.

-,⁴ ~

Состояние изученности проблемы. Общие закономерности формирования весеннего половодья равнинных рек отражены в работах В.Д.Комарова, Е.Г.Попова, П.С.Кузина, АЛ!.Субботина. Исследованиям и методик» расчета максимального стока рек Западно-Сибирской равнины посвящены работы Г.Д.Эйриха С1967 г.), монографии "Ресурсы поверхностных вод СССР" (1972,1973 гг.), Д.А.Буракова (1983 г.), СНиП 2.01.14-83 (1983 г.), О.П.Никитина и В.А.Земцова (1986 г.). Все предложенные методы расчета основываются на применении формулы редукционного типа, где ядром является региональная эмпирическая степенная зависимость модуля стока от площади водосбора'. Помимо размеров водосбора и исследуемого параметра (элементарный модуль стока, коэффициент дружности, слой суммарного весеннего стока, слой талого стока) в расчетных формулах учитываются также залесен-ность, заболоченность и оэерность, но относительно их использования в формулах единого мнения нет. Методики получены по материалам 60-80 створов гидрометрических наблюдений с продолжительностью до 1978 г. и дают разноточные результаты со средней квадратической погрешностью от 35 до 100. Этим вызывается необходимость повышения точности расчета максимальных расходов воды весеннего половодья на основе более продолжительных рядов наблюдений по большему числу пунктов с охватом более обширных территорий.

Цель исследования состоит в разработке более совершенной методики расчета максимального стока половодий для неизученных и малоизученных рек лесотундры и лесной зон Западно-Сибирской равнины на основе исследования пространственной изменчивости весеннего стока. Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ условий формирования весеннего стока и факторов, определявших временную изменчивость максимальных расходов половодий.

2. Статистический анализ рядов наблюдений, включающий проверку их однородности и независимости, оценку функции распределения вероят-

ностей максимальных расходов и оценку их пространственной корреляции.

3. Определение фактической надежности существующих методов расчета максимального стока половодий.

4. Выявление наиболее важных факторов пространственного распределения максимального весеннего стока и разработка более надежной региональной методики его расчета в условиях недостаточной гидрологической изученности.

Материалы, используемые в работе, получены из официальных источников гидрологических данных: "Ресурсы поверхностных вод СССР", "Основные гидрологические характеристики", "Ежегодные данные о режиме поверхностных чод суши". Исследования основываются на материалах гидрометрических наблюдений по 77 пунктам, расположенным на реках территории, охватывающей зоны лесотундры и лесной, без бассейна р.Иртыш. Продолжительность наблюдений - от 6 до 52 лет при среднем значении 24 года с периодом наблюдений по 1987 г. Водосборные площади изменяются от 50 до 100 000 км¹.

Предмет защиты состоит в том, что для неизученных рек лесной зоны Западно-Сибирской равнины разработана более надежная методика расчета максимальных расходов воды весеннего половодья.

Научная новизна обусловлена следующими результатами:

1. На более обширном фактическом материале выполнен полный стати--стический анализ исходных рядов гидрометрических наблюдений, включающий проверку их однородности, независимости и соответствия теоретическому распределению вероятностей, оценку' параметров и точно-ста расчета максимальных расходов воды малой обеспеченности при наличии данных наблюдений.

2. Выявлено, что в условиях лесотундры и лесной зоны Западно-Сибирской равнины средний уклон водосбора выступает в качестве интегрального показателя особенностей формирования половодья и фак-

тора пространственной изменчивости максимального весеннего стока.

3. Выявлен и отражен в картографической форме ряд закономерностей пространственного распределения ха; актеристик временной изменчивости максимального весеннего стока.

4. Получена региональная методика по расчету максимального стока половодий неизученных и малоизученных рек данного региона, позволявшая повысить точность расчета почти в два раза по сравнении с методиками, предлагавшимися ранее.

Практическое значение. Полученные в работе результаты по расчету максимального весеннего стока могут быть полезны для всех научных и проектных организаций, занимающихся инженерными гидрологическими расчетами, экологической оптимизацией природоохранных мероприятий и использования природных ресурсов на территории Западно-Сибирской равнины. Предложенная региональная методика использовалась в рамках хоздоговорной работы "Экологическая паспортизация компрессорных станций по трассе магистральных газопроводов Тюменской области", выполненной с участием автора в ТОО "Прикладные экологические исследования" по заказу ПО "Тюменьтрансгаз".

Апробация работы. Результы исследований докладывались на научных семинарах кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ (г.Москва, 1992 и 1993 гг.Э. По теме диссертации опубликована одна статья и одна находится в. печати.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений. Диссертация содержит 354 страницы, включая 137 страниц машинописного текста, 59 рисунков в основном тексте и 14 рисунков в приложении, 13 таблиц в основном тексте и 19 таблиц в приложении. Список использованной литературы включает 135 публикаций.