Стохастическое моделирование процессов формирования качества вод : на примере Москворецкой системы водоснабжения

• Автор: Корчагин, Константин Андреевич
• Шифр специальности: 25.00.27
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Оглавление
Введение
Актуальность темы
Цели и задачи исследования
Методы и объекты исследования
Научная новизна работы
Предмет защиты
Практическая значимость
Апробация работы
Публикации
Структура и объем работы
1. Обзор современного состояния проблемы
2. Описание объекта исследования
3. Исследуемые характеристики воды
3.1. Расход воды в реке
3.2. Показатели качества воды
Мутность
Цветность
Перманганатная окисляемость
Фитопланктон
Бактериологические показатели качества воды
4. Гипотезы и математические модели описывающие поведение показателей
4.1. Химический сток
4.2. Модель бактериологических показателей
4.3. Стохастическая модель флуктуаций численности фитопланктона
4.4. Стохастическая модель речного стока
Основания модели
Динамика стока
Равновесие сил
Влияние флуктуаций
Распределение вероятностей стока
Свойства распределения
Приложение

4.5. Спектральные характеристики речного стока
Скейлинг между стоком и влагозапасом
Фурье-преобразование уравнения динамики стока
Спектр мощности стока
5. Методы исследования эмпирических данных
6. Статистическое поведение эмпирических характеристик
6.1. Распределение вероятностей расходов воды в реке
6.2. Распределение вероятностей мутности воды в водозаборных сооружениях
6.3. Взаимосвязь мутности и расхода воды
6.4. Распределение вероятностей окисляемости
6.5. Распределение вероятностей цветности
6.6. Статистические характеристики бактериальных показателей
Рас пределения значений основных показателей
Прогноз вероятности превышения допустимых уровней
6.7. Распределение вероятностей численности фитопланктона
6.8. Взаимосвязи между показателями качества воды
6.9. Спектральные характеристики внутригодовой изменчивости суточных расходов
речной воды
Эмпирические спектральные тренды
Оценка параметров теоретических спектров
Сравнение теоретических и эмпирических спектров
Переходная частота
Спектр мощности флуктуаций стока
Заключение
Выводы по химическому стоку
Выводы по бактериальным показателям
Выводы по модели стока
Спектральное поведение стока
Общие выводы по работе:
Благодарности
Литература
Введение
Актуальность темы
Для принятия обоснованных решений в отношении факторов окружающей среды, существенно определяющих жизнедеятельность человека, необходимо иметь как можно более надежные представления об ожидаемом поведении таковых. Состояние поверхностных вод и речного стока, в частности, является одним из таких ключевых элементов, определяющих существование человека в любом месте его обитания. Поэтому исследования, развивающие знание человека о том, чего ему ожидать от окружающих его источников воды, всегда остаются одними из актуальнейших. Для нас является важным — сколько мы можем иметь воды и степень се пригодности для различных нужд, иными словами — водные запасы и показатели качества наличной воды.
Характерная сложность природных систем, обусловленная огромным количеством участвующих в ее формировании факторов, временной изменчивостью таковых с необходимостью влечет применение вероятностно-статистических методов при их описании. Прямые детерминистические зависимости, надежно описывающие специально подготовленные экспериментальные ситуации, оказываются с трудом приложимы к задачам непосредственного моделирования ситуаций, диктуемых сложной реальной действительностью. Поэтому для выработки водоохранных стратегий столь актуальной становится необходимость прогнозирования вероятности экстремальных гидрохимических и гидрологических событий. Однако простое эмпирико-статистического описание интересующих нас параметров изучаемой системы ограничивает нас исключительно характером предпосланных исследованию статистических гипотез. Будучи вполне успешным в пределах исследованного диапазона значений, указанный подход не дает достаточных оснований для уверенности в возможности экстраполяции полученного знания в область редких, но имеющих большую величину отклонений в поведении исследуемой системы. Так большинство статистических распределений, применяемых сегодня в гидрологии для аппроксимации эмпирических данных, имеют экспоненциально спадающую вероятность превышения величиной заданного порога с ростом его значения, при этом верификация характера асимптотического поведения на основании лишь эмпирических данных весьма сложна, поскольку их частота для этого недостаточна. При этом есть основания полагать, что многие величины имеют существенно более медленный —- степенной характер спадания функции распределения в области больших значений, что означает заметную недооценку вероятности экстремальных событий. Для обоснования того или иного ожидаемого поведения функции
Рис. 3 Гидрограф р. Москва. Рублевский гидроузел