Расчеты речного стока на основе модели SWAP для водосборов с недостаточным информационным обеспечением

• Автор: Айзель, Георгий Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.27
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Проблема расчетов речного стока с водосборов недостаточно обеспеченных гидрометеорологической информацией
1.1. Актуальность исследований
1.2. Неопределенность природной системы и необходимость районирования модельных параметров
1.3. Обзор методов районирования модельных параметров
Глава 2. Исследуемые географические объекты
2.1. Географические объекты
2.2. Некоторые особенности подготовки данных МОРЕХ-водосборов
Глава 3. Моделирование речного стока выбранного набора водосборов с использованием модели взаимодействия подстилающей поверхности суши с атмосферой SWAP
3.1. Глобальный круговорот земли и его изучение
3.2. Основные элементы SVAS и их роль в процессах тепло- и влагообмена на суше
3.3. Общие сведения о моделировании SVAS и LSM-моделях
3.4. LSM-модель SWAP
3.5. Моделирование гидрографа речного стока с использованием LSM-модели SWAP
3.6. Моделирование гидрографа речного стока с 323-х МОРЕХ-бассейнов с использованием модели SWAP
Глава 4. Расчеты речного стока для водосборов с недостаточным информационным обеспечением с использованием метода искусственных нейронных сетей
4.1. Метод искусственных нейронных сетей
4.2. Информационное обеспечение, необходимое для построения ИНС
4.3. Результаты применения метода ИНС к нахождению модельных параметров водосборов недостаточно обеспеченных информацией
4.4. Расчеты речного стока с использованием модели SWAP с полученными применением метода ИНС параметрами
Глава 5. Расчеты речного стока для неизученных водосборов методами пространственной геостатистики и физико-географического подобия. Методика принятия решений

5.1. Получение модельных параметров SWAP методами физико-географического подобия.
5.2. Получение модельных параметров SWAP методами пространственной геостатистики..
5.3. Расчеты речного стока на основе модели SWAP на основе параметров, полученных с помощью методов физико-географического подобия и пространственной геостатистики
5.4. Районирование исследуемой территории на географически детерминируемые зоны. Методика принятия решений по расчетам стока с неизученных водосборов
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Основные результаты научных работ по исследованию методик районирования модельных параметров
Приложение 2. Дескрипторы водосборов, использующиеся в работах по районированию модельных параметров
Приложение 3. Рассчитанные гидрографы речного стока для контрольной выборки водосборов

Введение
Актуальность темы исследования. Расчеты речного стока для водосборов, недостаточно обеспеченных натурными наблюдениями как за метеорологическими, так и гидрологическими характеристиками, являются темой постоянного интереса среди ученых и исследователей в области гидрологии суши, управления водными ресурсами, водного хозяйства. Проблема получения суточного гидрографа речного стока вне зависимости от степени изученности территории всегда относилась к актуальным гидрологическим проблемам, поскольку она непосредственно связана с решением важнейших задач по водохозяйственному планированию водообеспечения, практикой проектирования гидротехнических сооружений.
Повышенный интерес к данной теме российских ученых вызван прежде всего бедственным состоянием сети метеорологических наблюдений и сети гидрологических наблюдений за основными характеристиками речного стока. Деградация сети гидрометеорологических наблюдений, выражающаяся как в кратном уменьшении количества станций, так и в падении качества инструментальных измерений на них, либо не позволяет получить какие-либо сведения о речном стоке с труднодоступных речных бассейнов в принципе, либо вычисления, основанные на полученных с сети данных, могут привести к большой потере точности, а следовательно, росту недостоверности получаемых оценок и прогнозов.
Необходимым условием для экономического развития страны является возможность получения достоверных и научно обоснованных оценок как современного состояния водных ресурсов, так и их прогнозных значений вне зависимости от географического положения и доступности на территории всей страны. Это также диктуется необходимостью строительства новых объектов инфраструктуры и поддержанием в работоспособном состоянии старых, что невозможно сделать без учета пространственно-временной вариативности речного стока бассейна, на водосборной площади которого располагается объект.
Актуальность представленной темы исследования также определяется нарастающей необходимостью в точных и заблаговременных прогнозах паводочного стока, а также стока весеннего половодья, оценки которого необходимы как для минимизации и предотвращения материального ущерба на подверженных данным природным бедствиям территориях, так и для водного хозяйства в силу необходимости получения стоковых характеристик с неизученных в гидрометрическом отношении районов. Зарубежные исследования также подтверждают актуальность данной тематики. Практическое применение методов исследования речного стока с неизученных территорий обнаруживает свои применения в агрономии, практике

наблюдениями более 80% от теоретической. Расположение этих бассейнов представлено на Рисунке 2.2.3.
Рисунок 2.2.3. 438 водосборов, обеспеченных необходимым количеством данных наблюдений об измеренных осадках
Последующий подробный анализ данных, предоставленных организаторами проекта МОРЕХ, с целью определения их полноты как в (1) качестве источника информационного обеспечения физико-математической гидрологической модели SWAP, так и в (2) качестве источника входных данных для разработки и применения различных методик районирования модельных параметров, выявил, что только 323 водосбора (Рисунок 2.1.1) могут быть использованы в рамках проводимого диссертационного исследования. Подробный анализ информационного обеспечения гидрологического моделирования будет дан в рамках Главы 3. Источники данных для построения методик районирования модельных параметров будут детально описаны, соответственно, в рамках Главы 4.