Стохастичне моделювання рядів річного стоку в умовах водогосподарських перетворень - Річний стік річок Нижнього Подніпров'я
Виконана реалізація моделі формування річного стоку на етапі "природний стік - водогосподарські перетворення - побутовий стік", розробленої в ОДЕКУ (Н. С. Лобода, 2005). Модель має стохастичний характер й базується на рівняннях водогосподарських балансів, представлених в імовірнісній формі. У стохастичній моделі водозбір розглядається як природна система, яка підлягає зовнішнім й внутрішнім впливам. Початковому стану системи відповідають статистичні характеристики річного стоку у природних, тобто не порушених господарською діяльністю, умовах. Під внутрішнім антропогенним впливом розуміють вплив водогосподарських перетворень, які проводяться у межах водозборів, під зовнішнім - вплив змін клімату. Загальний вигляд динаміки природної системи у часі такий
, (1)
Де - початковий стан системи;
- оператор, який описує перетворення стоку під впливом внутрішніх чинників, представлених показниками водогосподарських перетворень;
- зовнішній вплив, обумовлений змінами клімату.
Початковий стан системи задавався у вигляді статистичних параметрів природного річного стоку, методика визначення яких наведена у розділах 2 та 3. Оператор перетворення в стохастичній моделі річного стоку () представлений у вигляді так званих "функцій відгуку" імовірнісних характеристик стоку на водогосподарські заходи. Стохастична модель складається з двох блоків. Перший блок дозволяє виконувати генерування природного стоку. Другий - генерування побутового стоку на основі рівнянь водогосподарських балансів, представлених у імовірнісному виді.
При генеруванні рядів природного стоку вхідними параметрами є параметри природного стоку, які визначаються за моделлю "клімат - стік". Генерування рядів природного річного стоку виконано за стохастичною моделлю (Д. І. Раткович, М. В. Болгов, 1997), у якій генерується послідовність забезпеченостей з лінійною кореляцією між сумісними членами з використанням двовимірної щільності розподілу двох випадкових величин, кожна з яких рівномірно розташована на ділянці від 0 до 1. Довжина генерованих рядів природного річного стоку становить 2000 елементів.
Для імітаційного стохастичного моделювання використані рівняння водогосподарських балансів такого виду:
- при наявності на водозборі штучних водойм, коли втрати стоку зумовлені додатковим випаровуванням з водної поверхні,
; (2)
- при наявності на водозборі сільськогосподарських масивів, коли втрати стоку обумовлені використанням місцевого стоку,
; (3)
- при наявності на водозборі сільськогосподарських масивів, які зрошуються водами річки-донора, отже, виникає додатковий приплив зворотних вод
, (4)
Де - шар побутового та природного річного стоку із заданою забезпеченістю ;
- зрошувальна норма-нетто з ймовірністю перевищення ;
- коефіцієнт корисної дії зрошувальної системи;
- площа масивів, що зрошуються, виражена в частках від загальної площі водозбору ;
- величина сумарної площі водної поверхні штучних водойм () при НПР (нормальний підпорний рівень), виражена в частках від загальної площі водозбору;
- випаровування з водної поверхні, ;
- сумарні опади, ;
- коефіцієнт зворотних вод, які утворюються за рахунок втрат води на інфільтрацію при зрошуванні сільськогосподарських масивів й надходять до русла річки підземним шляхом.
Невипадкові складові водогосподарських балансів приймаються постійними у кожному імітаційному експерименті.
Імітаційне стохастичне моделювання дозволило отримати оператори водогосподарських перетворень, так звані "функції відгуку" водозборів на водогосподарські перетворення, які представляються у вигляді залежностей статистичних параметрів від показників водогосподарських перетворень. Для практичного застосування запропоновано використовувати функції відгуку, представлені через так звані "коефіцієнти антропогенного впливу".
, (5)
Де та - значення шуканого статистичного параметру в умовах, порушених господарською діяльністю та природних умовах, відповідно.
При наявності різних видів водогосподарських перетворень коефіцієнти антропогенного впливу підсумовуються (Н. С. Лобода, 2005). На першому етапі оператори перетворення представлялися у графічному вигляді. Але використання великої кількості графіків ускладнює вирішення практичних задач. Результати імітаційних стохастичних експериментів були узагальнені шляхом застосування методу покрокової множинної регресії з метою отримання аналітичних форм опису функцій відгуку. Для території Нижнього Подніпров'я отримані залежності, які описують вплив основних водогосподарських перетворень.
Рівняння множинної регресії для визначення коефіцієнтів антропогенного впливу при вилученні води на зрошення за рахунок місцевого стоку для території, яка досліджується, надається у вигляді наступних регресійних залежностей
, (6)
, (7)
, (8)
Де - коефіцієнт впливу зрошування за рахунок місцевих водних ресурсів на статистичний параметр, під яким слід розуміти середню багаторічну величину стоку, коефіцієнт варіації, коефіцієнт асиметрії ; - коефіцієнти рівнянь множинної регресії; - безрозмірна характеристика середнього за весь вегетаційний період рівня зволоження грунту, при якому розвиток відповідної сільськогосподарської культури є оптимальним.
Коефіцієнти антропогенного впливу при зрошуванні сільськогосподарських масивів за рахунок стоку річок-донорів можуть бути розраховані за наступними регресійними рівняннями:
; (9)
; (10)
, (11)
Де - коефіцієнти впливу зрошування за рахунок річки-донора на статистичний параметр ; - коефіцієнти рівнянь множинної регресії.
Значення коефіцієнтів рівнянь лінійної множинної регресії змінюються в залежності від норм кліматичного стоку, які у межах Нижнього Подніпров'я приймають значення 10, 20, 30, 40 .
Загальний вигляд аналітичних рівнянь для оцінки коефіцієнтів антропогенного впливу при наявності на водозборах штучних водойм можна представити таким чином
, (12)
Де - коефіцієнти впливу додаткового випаровування з поверхні штучних водойм на статистичний параметр ;
- коефіцієнт, який залежить від норми кліматичного стоку.
Отримані функції відгуку дозволяють оцінювати диференційний та інтегральний (сумарний) вплив водогосподарських факторів на статистичні параметри річного стоку в залежності від заданої норми кліматичного стоку, виду водогосподарських заходів та відповідного набору антропогенних чинників (, , , , ).
На основі отриманих функцій відгуку водозборів на водогосподарські перетворення можливе наукове обгрунтування стратегії використання водних ресурсів: по заданих коефіцієнтах антропогенного впливу установлюються порогові або критичні значення масштабів водогосподарських перетворень. Наприклад, змінам середньобагаторічних величин річного стоку на 10, 50 та 70 % відповідають значущі змінення водних ресурсів, руйнування та невідновне руйнування водогосподарської системи, відповідно.
Похожие статьи
-
Надається аналіз результатів первинних статистичних розрахунків та узагальнення даних спостережень за річним стоком. Виконано оцінку статистичних...
-
Оцінка природних водних ресурсів за метеорологічними даними - Річний стік річок Нижнього Подніпров'я
Надано оцінку кліматичних чинників та природних водних ресурсів Нижнього Подніпров'я. Оцінка водних ресурсів у природних, тобто непорушених...
-
Коротка фізико-географічна характеристика - Річний стік річок Нижнього Подніпров'я
Дисертації надається характеристика фізико-географічних та кліматичних умов формування річного стоку. Відмічається недостатня гідрологічна вивченість...
-
Вступ - Річний стік річок Нижнього Подніпров'я
Актуальність теми. Гідрологічна вивченість поверхневих водних ресурсів Нижнього Дніпра недостатня для прийняття науково обгрунтованих рішень по...
-
В першому розділі дисертаційної роботи розглядаються законодавчі основи та методологія гідроморфологічної оцінки річок. Національне екологічне...
-
Гидрологические прогнозы являются важной стороной практического приложения гидрологии. Слово "прогноз", в переводе с греческого, означает -...
-
Изменения мутности и стока наносов по длине реки - Мутность рек
По длине реки меняются и расход наносов, и мутность, и распределение наносов по фракциям. Обычно сток наносов возрастает по длине рек, но бывают случаи,...
-
Исследование внутригодового распределения стока рек бассейна р. Иле
Исследование внутригодового распределения стока рек бассейна р. Иле Алдиярова А. Е. Асанбеков Б. А. Кайпбаев Е. Т. Внутригодовое распределение стока,...
-
Актуальність теми. Методики екологічної оцінки якості поверхневих вод, що застосовуються в Україні, включають широкий набір абіотичних та біотичних...
-
Гідрохімічний режим річок Лівобережного Лісостепу
ГІДРОХІМІЧНИЙ РЕЖИМ РІЧОК ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ Потреба в оцінці регіональних закономірностей формування та режиму розчинених у природних водах...
-
Вимоги інструкції є обов'язковими для всіх структурних підрозділів університету, організаторів експедицій, для всіх співробітників, студентів,...
-
Аккумуляция воды в озере определена по данным трех озерных постов по разности средних уровней на 1 января и 31 декабря. Средний уровень рассчитывается...
-
Сезонно-годичное регулирование стока - Проектирование грунтовой плотины
При сезонно-годичном регулировании речной сток перераспределяется водохранилищем в течение года. Ежегодно водохранилище наполняется стоком текущего...
-
Строение гидратов, Газовые гидраты в природе - Гидраты природных газов
Рис.2 Кристаллические модификации газогидратов В структуре газогидратов молекулы воды образуют ажурный каркас (то есть решетку хозяина), в котором...
-
Введение - Гидраты природных газов
Углеводороды представляют собой особые соединения широко распространенных элементов -- водорода и углерода. Эти природные соединения добывают и...
-
Другие возможности использования гидратов газов - Гидраты природных газов
Независимо от того, станут ли природные гидраты еще одним мировым источником топлива, накопленные знания о гидратах открывают другие возможности их...
-
Каждый отдельный компонент имеет определенную критическую температуру, выше которой гидраты данного компонента не образуются. Такая температура...
-
Общие параметры месторождений, определяющие процессы добычи нефти и газа Вместилищем для нефти, газа или воды в недрах Земной коры служат породы -...
-
В растительный покров беден и представлен типичной для полупустыни полынной и солончаковой разновидностями (сухостойкими кустарниками и травами). В...
-
Розрахунок параметрів аерофотознімання Залежно від попередньо обраного методу зйомки, а також залежно від масштабу створюваної карти, висоти перерізу...
-
Выводы и предложения - Роль и место природных ресурсов в мировой экономике
В завершение проделанной работы можно сделать следующие выводы: 1) Одна из наиболее значимых тенденций развития мировой экономики в современном мире -...
-
Подсчет запасов газовой залежи - Основы добычи нефти и газа
Запасы подразделяются на потенциальные и извлекаемые (подробнее см. п. 2.9.4). Извлекаемые запасы газа отличаются от потенциальных на величину...
-
Исследование газовых скважин при нестационарных режимах фильтрации - Основы добычи нефти и газа
Авторами [3] были созданы методы исследования газовых скважин при нестационарных режимах фильтрации. К этим методам относятся такие как, обработка кривых...
-
Рекреационное природопользование - довольно емкое понятие, охватывающее широкий круг вопросов, и представляет собой совокупность всех видов рекреационных...
-
Характеристика туризма, Туризм и рекреация - Рекреационные ресурсы России
Туризм и рекреация Туризм находится в тесной связи с новой отраслью географии - рекреационной географией, изучающей природно-географические,...
-
В последнее время одним из главных направлений повышения качества проектирования, управления и контроля за разработкой нефтяных и газонефтяных...
-
Компоненти комунікативних зв'язків політико-адміністративної системи та методологія їх дослідження
Постановка проблеми у загальному вигляді . Поступова зміна поглядів на комунікації в сучасній науці управління віддзеркалює становлення та розвиток цього...
-
Системы разработки с воздействием на пласты - Разработка нефтяных месторождений
Системы с законтурным воздействием (заводнением). На рис. 7 в плане и в разрезе показано расположение добывающих и нагнетательных скважин при разработке...
-
В последнее время одним из главных направлений повышения качества проектирования, управления и контроля за разработкой нефтяных и газонефтяных...
-
Приведите способы определения проницаемости коллекторов - Радиометрия скважин
Проницаемость - это фильтрующий параметр горной породы, характеризующий ее способность пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления....
-
При проектировании и строительстве сооружений на лессовых породах главное внимание уделяют показателям, характеризующим их просадочность при замачивании...
-
Просторово-часові особливості формування системи розселення Харківської області
У статті виявлено просторово-часові особливості формування системи розселення Харківської області, проведено кластерний аналіз за демографічними...
-
Системный подход в изучении нефтегазопромысловой геологии
При системном подходе залежь нефти и газа представляется в виде системы большой сложности по числу слагающих ее элементов и подсистем и числу уровней и...
-
Рекомендуемая последовательность выполнения раздела Так как водохозяйственный баланс положительный для всех расчетных приходов, то предварительно...
-
Схиловий стік не проходить суцільним рівномірним шаром, а окремими струменями. Кожний з таких струменів старається виробити власну індивідуальну ерозійну...
-
Технология проведения полевых работ - Моделирование волнового поля
В методе ОГТ применяют два способа, не требующие переноса сейсмической косы после каждого взрыва (после каждой посылки свип-сигнала). Первый способ...
-
Ветровое волнение на озере - Расчет водного баланса для Псковско-Чудской водной системы за 1968 год
Расчет элементов ветровых волн фильтрационным способом производится по данным опорной метеостанции за безледоставный период 1968 года по заданному...
-
Общий вид уравнения водного баланса водных акваторий следующий: ?П - ?Р = ?А + Н', Где ?П - сумма приходных компонентов баланса; ?Р -...
-
Основные буровзрывные работы Буровые работы предусматривается выполнять станками шарошечного бурения типа СБШ-250МН. Годовые объемы буровых работ и...
-
При кутових вимірюваннях основними джерелами помилок є: помилка центрування теодоліта, помилка редукції, помилка приладу, помилка за вплив довкілля,...
Стохастичне моделювання рядів річного стоку в умовах водогосподарських перетворень - Річний стік річок Нижнього Подніпров'я