Індекс рубрикатора НБУВ: Д225.23(45УКР,25ПРИ)

Рубрики:

Річковий стік

Шифр НБУВ: Ж70590 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Приведено результати аналізу багаторічної мінливості річного стоку річок басейну Сіверського Дінця. Для проведення дослідження були використанні дані спостережень за середньорічними витратами води за весь наявний період спостережень по 2019 рік. Багаторічні зміни стоку води річок обумовлені багатофакторністю процесу його формування і представляють собою випадковий процес, що безупинно змінюється в часі. Тому для дослідження застосовано методи математичної статистики, теорії ймовірностей, теорії випадкових величин і функцій. Встановлено закономірності в багаторічної мінливості середнього річного стоку води річок басейну Сіверського Дінця, ідентифікована циклічна складова, виявлена тривалість і характер чергування циклів водності та в їх межах маловодних і багатоводних фаз, а також, використовуючи виявлені стохастичні закономірності за історичними даними, виконано передбачення стоку на найближчу перспективу.

Мета дослідження - оцінка просторових взаємозв'язків середнього річного стоку води річок у басейні річки Прип'яті в межах України та встановлення територіальних закономірностей таких взаємозв'язків. Вихідними даними послужили ряди спостереження за середніми річними витратами води на 11 річках, які виявились репрезентативними та однорідними для подальших розрахунків. Перевірка рядів спостережень на однорідність проведено за параметричними критеріями: t-Стьюдента і F-Фішера за рівнем значимості 5 % і 1 %. За проведеними розрахунками отримано дві матриці - кореляційну матрицю середнього річного стоку води річок та матрицю відстаней між центрами тяжіння їх басейнів, на основі яких побудовано просторову кореляційну функцію r = f(L) середнього річного стоку води річок для території Прип'яті в межах України. Найбільша кількість спільних років спостережень щодо коефіцієнтів кореляції становила 70 років, найменша - 52. Встановлено, що коефіцієнти парної кореляції зі збільшенням відстані між центрами річкових басейнів зменшуються. Значні просторові взаємозв'язки середнього річного стоку води річок правобережжя Прип'яті з коефіцієнтами кореляції понад 0,75 спостерігаються на відстані до 100 км між ними. Задовільна територіальна кореляція з коефіцієнтами в межах від 0,60 до 0,75 - на відстані між ними від 100 до 150 км. Розробка може бути використана в практичних цілях при гідрологічних розрахунках та прогнозах при виборі річок-аналогів, для оптимізації гідрологічної мережі спостережень в басейні тощо.

Статистичний аналіз характеристик мінімального стоку на сучасних вихідних даних та обгрунтування регіональної розрахункової методики їх визначення для території Приазов'я є актуальною науково-практичною задачею в умовах виснаження водних ресурсів у регіоні. В результаті дослідження проаналізовано сучасний режим меженного стоку річок Приазов'я на даних від початку інструментальних спостережень по 2015 рік, включно. Розрахункові мінімальні 30-ти добові модулі стоку узагальненій по території у вигляді карти ізоліній окремо для літньо-осінньої та зимової межені. Для визначення коефіцієнтів мінливості меженного стоку отримані регіональні розрахункові рівняння, коефіцієнт асиметрії нормований по відношенню до коефіцієнта варіації на рівні 2,0. Запропонована регіональна методика визначення величини мінімального стоку за літньо-осінній та зимовий періоди дозволяє використовувати для надійного обгрунтування стокових характеристик в період межені на річках Приазов'я.

Застосовано багатомірний статистичний аналіз для визначення основних показників, які обумовлюють величину модуля гідроенергетичного потенціалу річок басейну Прип'яті в межах України. Використавши метод факторного аналізу, встановлено, що найбільший вплив на величину модуля гідроенергетичного потенціалу мають гідроенергетичні, стокові показники, площа водозбору, показники ерозійної діяльності та показники похилу річки. Показники розораності водозбору, залісеності водозбору та зарегульованості стоку мають лише опосередкований вплив на величину модуля загального гідроенергетичного потенціалу. В ході дослідження побудовані залежності загального гідроенергетичного потенціалу від площі водозбору та середньорічної витрати води та модуля гідроенергетичного потенціалу від показника глибини ерозійного врізу річок. Встановленні зв'язки характеризуються добрими ступенями кореляції та можуть застосовуватись для розрахунків величини гідроенергії річок, для яких відсутні або недостатні вхідні дані.

Представлені результати дослідження формування дефіцитів водності на річках в зоні недостатньої водності України. Для визначення дефіцитів використаний "пороговий" метод, який передбачає порівняння щоденних витрат води у меженний період з величинами мінімального стоку заданої ймовірності перевищення. У тих випадках коли значення стоку виявлялися меншими за величини Q90 % або Q97 %, вони рахувалися як дефіцитні (90 %) або екстремально дефіцитні (97 %). Проаналізовано динаміку дефіцитів у часі та їх інтенсивність тривалість та об'єми. В дослідженні також представлені результати розрахунку різноманітних індексів посух та проаналізовано їх взаємозв'язок зі витратами води в період літньо-осінньої межені.

Мета дослідження - надати прогнозні оцінки середнього річного стоку води річок України до середини поточного сторіччя на основі виявлених за історичними (спостереженими) даними закономірностей його природної мінливості. Для забезпечення довгострокових прогнозів було використано стохастичні методи дослідження, за якими виділено в межах України території із синхронними коливаннями стоку води. Перша група поєднує басейни річок Вісли, Дністра, суббасейнів Тиси, Пруту та Сірета (басейн Дунаю), суббасейнів Прип'яті (басейн Дніпра), друга - басейни річок Південного Бугу, Дону, суббасейнів Десни, Середнього та Нижнього Подніпров'я (басейн Дніпра) та басейну річок Приазов'я. Відповідно до виявлених стохастичних закономірностей надано прогнозні оцінки водного стоку річок України: для першої групи річкових басейнів - у 2021 - 2023 рр. триватиме маловодна фаза, слідом за нею настане багатоводна фаза, що триватиме 2038 - 2040 рр., а потім зміниться черговою маловодною у 2049 - 2051 рр.; для другої групи у 2020 - 2022 рр. спостерігатиметься багатоводна фаза, яка в 2034 - 2036 рр. буде змінена маловодною до 2045 - 2047 рр. Багатоводні фази за водністю перевищують маловодні в середньому в 1,3 - 1,5 рази.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д225.23

Рубрики:

Річковий стік

Шифр НБУВ: Ж14560 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Надходження об'ємів води від лівобережних приток Верхнього Дністра є вагомою складовою формування стоку усієї річки. Дослідження змін їх водності в умовах глобального потепління є актуальним і відповідає положенням стратегічної програми в басейні р. Дністер на 2021 - 2035 рр. з питань "пом'якшення наслідків змін клімату" та "просування принципів раціонального використання водних ресурсів". Мета роботи - дослідження змін кліматичних чинників і характеристик стоку, які відбулися на лівобережжі Верхнього Дністра на початку XXI ст. Дослідження виконано на базі гідрометеорологічних даних за період 1945 - 2018 рр. Основними методами дослідження є метод регресійного аналізу та різницевих інтегральних кривих. З'ясовано, що на розглядуваній території відбувається зростання середніх річних температур повітря на фоні незмінних або несуттєво зростаючих сум річних опадів, що забезпечує несприятливі умови формування стоку. Установлено, що у місяці холодного періоду відбувається зростання температур повітря та з 1989 р. збільшується частота випадків, коли температура переходить у область додатних значень. 1989 р. є переламним роком у хронологічному ході середніх річних температур повітря; з цього року починається додатна фаза багаторічних коливань. У коливаннях річних сум опадів з середини 60-х рр. минулого сторіччя до 2013 р. також виділено додатну фазу, у межах якої існував стислий період недостатнього зволоження (1981 - 1996 рр.). Виявлено, що реакція характеристик стоку на зміни клімату була неоднаковою. Найбільш чутливим до потепління є максимальний стік весняного водопілля, оскільки за рахунок потепління погіршилися умови накопичення запасів води у сніговому покриві. Перехід коливань максимального стоку у від'ємну фазу відбувся у 1981 р. Середнє багаторічне зменшення максимальних витрат води весняного водопілля за період 1950 - 2018 рр. становить - 16,9 %. На відміну від максимального стоку, характеристики річного і мінімального стоку зимової та літньої межі змінювалися поступово і остаточний перехід у маловодну фазу коливань відбувся лише у 2009 - 2011 рр. Певну інерцію змін водних ресурсів річок Поділля в умовах потепління забезпечує високий внесок підземної складової у формування річного стоку (60 %). Значна частка підземного живлення "поміякшувала" наслідки втрат поверхневого стоку під час весняного водопілля. Установлене існування статистично значущих від'ємних трендів у коливаннях річного та мінімального стоку, починаючи з 1998 р. За умови збереження установлених тенденції кліматичних змін приплив води від річок Поділля до головної річки Дністер буде зменшуватися.

Знання щодо тенденцій максимального стоку річок мають важливе практичне значення, особливо для проектування та експлуатації гідротехнічних споруд. У даній роботі надано результати дослідження максимального стоку річки Південний Буг. Вода річки широко використовується для гідроенергетики, промислового та комунального водопостачання, сільського господарства, зрошення, судноплавства, туризму тощо. У роботі для дослідження максимального стоку води використано метод "Indicators of Hydrologic Alteration" (IHA), який широко використовується у світі. За цим методом розраховують кількісні статистичні характеристики водного стоку річок, озер, водосховищ і визначають ступінь змін їх гідрологічного режиму. IHA застосовують для водних об'єктів, які мають природний або зарегульований стік. Однак, в Україні метод IHA поки що не набув широкого вжитку. Мета роботи - використання методу "Indicators of Hydrologic Alteration" для дослідження характеристик максимального стоку води та їх змін вздовж річки Південний Буг. Дослідження виконано за даними спостережень 5 гідрологічних постів, які розташовані вздовж річки Південний Буг. Використано щоденні середньодобові витрати води від початку спостережень по 2018 та 2019 рр. включно. Водний стік річки на кожному гідрологічному посту було розподілено на п'ять складових: "Extreme low flows" (надзвичайно низький стік), "Low flows" (низький стік), "High-flow pulses" (пульсації високого стоку), "Small floods" (невеликі повені), "Large floods" (великі повені). Це надало змогу виокремити із загального стоку води три складові високого (максимального) стоку, для яких і було розраховано статистичні показники IHA. Виявлено, що довготривалі зміни високого стоку відрізняються в кожному із трьох його компонентів, хоча і мають загальні тенденції. Найбільш значимі зміни виявлено для великих повеней, тоді як для пульсацій високого стоку, навпаки, не було виявлено суттєвих змін. Загальні тенденції високого стоку показують, що з часом величини максимальних витрат води мають тенденцію до зменшення, а тривалість періодів з високим стоком зростає. Значення основних статистичних показників високого стоку поступово зростають від витоку до гирла річки, що повністю відповідає фізико-географічним умовам його формування. Разом з цим, виявлено деякі особливості високого стоку. Так, найбільшу тривалість невеликі повені та пульсації високого стоку мають у верхів'ї річки. У середньому на р. Південний Буг великі повені повторюються 1 раз на 10 років, невеликі - 1 раз на 2 роки, пульсації високого стоку - 4 - 8 разів на рік у верхівії та 9 - 14 разів на рік у середній течії.

Досліджено максимальний річний стік річок басейнів Прут та Сірет та його просторово-часову мінливість. Відповідно до орографічних умов, досліджувана територія належить до гірського та передгірного регіону, тому сформовано банк вихідних даних максимальних середньодобових значень (за рік) і відповідних їм максимальних строкових витрат води для всіх річок досліджуваного басейну з початку спостережень до 2016 р. включно (12 вимірювальних станцій). Встановлено взаємозв'язки між строковими та середньодобовими максимумами та здійснено їх просторове узагальнення. Виявлено, що найвищі співвідношення між максимальною строковою та максимальною середньодобовою витратою води спостерігається на річках у гірських водозборах із середньою висотою 1000 - 1200 м абс. - в середньому в 1,7 - 1,9 разу строкові максимуми перевищують добові. Для водозборів із середньою висотою 400 м абс. такі співвідношення знижуються до 1,4 - 1,6. Оцінено однорідність часових послідовностей і обчислено статистичні параметри розподілу. Результати оцінки однорідності за критеріями Стьюдента, Фішера та Вілкоксона показали, що ряди максимальних витрат води є однорідними як за нормами, так і за дисперсіями. Коефіцієнти варіації у переважній більшості змінюються в межах 0,8 - 1,0, коефіцієнти асиметрії мають позитивні значення і, зазвичай, знаходяться в межах 1,8 - 2,5. Проведено аналіз часової мінливості максимального стоку річок басейнів Прут і Сірет за допомогою сумарних та різницевих інтегральних кривих, за ковзним осередненням. Не вдалося ідентифікувати довгі цикли. У послідовностях максимального стоку води простежуються цикли лише тривалістю 5 - 7 років.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д247.6 + Д225.23

Рубрики:

Зміни і коливання кліматів

Річковий стік

Шифр НБУВ: Ж25662 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведено дослідження багаторічної мінливості статистичних параметрів розподілу середнього річного стоку води (норм, коефіцієнтів варіації та асиметрії) річок України, які мають найдовші ряди спостережень. Використано послідовності середньорічних витрат води на гідрологічних постах: р. Дністер - м. Заліщики, період спостережень 1882 - 2015 рр.; р. Прут - м. Чернівці, 1895 - 2015 рр.; р. Десна - м. Чернігів, 1895 - 2015 рр.; р. Прип'ять - м. Мозир, 1882 - 2014 рр.; р. Південний Буг - м. Олександрівка, 1914 - 2015 рр.; р. Дунай - м. Рені, 1861 - 2015 рр.; р. Дніпро - с. Лоцманська Кам'янка, 1818 - 2015 рр. Тривалість фактичних безперервних спостережень змінюється від 102 до 155 років. Найдовший ряд середніх річних витрат води склав 198 років - р. Дніпро - с. Лоцманська Кам'янка, він складається зі спостережених (1818 - 1961 рр. - 144 роки) і відновлених (1962 - 2015 рр. - 54 роки). Для виявлення багаторічної мінливості основних параметрів розподілу середнього річного стоку води порівнювалися зазначені параметри досліджуваних річок за окремі 30-річні періоди - послідовні і з перекриттям в 15 років - з основними параметрами, які були визначені за весь період спостережень. В результаті досліджень виявлено, що незначну мінливість в часі мають норми стоку і коефіцієнти варіації, які можна вважати найбільш стабільними параметрами розподілу. У багаторічному розрізі мінливість цих параметрів для норм стоку перебувати в межах від 2 % до 14 %, для коефіцієнтів варіації - від 7 % до 23 %. Найбільші відсотки відхилень (14 % і 23 % відповідно) припадає для спостережуваного середнього річного стоку води на р. Прут біля м. Чернівці, які виявилися неоднорідними за критерієм Фішера. Найбільша амплітуда мінливості в часі доводиться на коефіцієнти асиметрії, для яких середнє абсолютне відхилення параметрів за 30-річні періоди від параметрів за багаторічний період для досліджуваних річок знаходиться в межах від 29 % до 98 %.

Досліджено максимальний річний стік річок басейнів Прут та Сірет та його просторово-часову мінливість. Відповідно до орографічних умов, досліджувана територія належить до гірського та передгірного регіону, тому сформовано банк вихідних даних максимальних середньодобових значень (за рік) і відповідних їм максимальних строкових витрат води для всіх річок досліджуваного басейну з початку спостережень до 2016 р. включно (12 вимірювальних станцій). Встановлено взаємозв'язки між строковими та середньодобовими максимумами та здійснено їх просторове узагальнення. Виявлено, що найвищі співвідношення між максимальною строковою та максимальною середньодобовою витратою води спостерігається на річках у гірських водозборах із середньою висотою 1000 - 1200 м абс. - в середньому в 1,7 - 1,9 разу строкові максимуми перевищують добові. Для водозборів із середньою висотою 400 м абс. такі співвідношення знижуються до 1,4 - 1,6. Оцінено однорідність часових послідовностей і обчислено статистичні параметри розподілу. Результати оцінки однорідності за критеріями Стьюдента, Фішера та Вілкоксона показали, що ряди максимальних витрат води є однорідними як за нормами, так і за дисперсіями. Коефіцієнти варіації у переважній більшості змінюються в межах 0,8 - 1,0, коефіцієнти асиметрії мають позитивні значення і, зазвичай, знаходяться в межах 1,8 - 2,5. Проведено аналіз часової мінливості максимального стоку річок басейнів Прут і Сірет за допомогою сумарних та різницевих інтегральних кривих, за ковзним осередненням. Не вдалося ідентифікувати довгі цикли. У послідовностях максимального стоку води простежуються цикли лише тривалістю 5 - 7 років.

Розроблено регіональну методику для визначення основних гідрологічних характеристик в період проходження максимального стоку весняного водопілля річок суббасейну р. Десна рідкісної ймовірності перевищення (P = 1 %). Для обгрунтування основних розрахункових параметрів авторської методики використано дані безпосередніх спостережень за гідрологічними характеристиками максимального стоку весняного водопілля (витрати води, шари стоку та тривалість водопілля) та метеорологічними чинниками його формування (максимальні снігозапаси та опади за водопілля) за період від їх початку до 2015 р. включно. У процесі нормування основних складових пропонованої методики використано методи статистичної обробки, просторового узагальнення, числового вирішення задач та математичного моделювання. Для врахування можливих змін клімату запропоновано оригінальний авторський науково-методичний підхід, який полягає у визначенні "кліматичних поправок" на основі сучасних вихідних даних по максимальних снігозапасах перед початком водопілля, опадів теплого періоду і коефіцієнтів стоку весняного водопілля з урахуванням їх залежності від середньобагаторічних річних опадів і температур повітря, які прогнозуються відповідно до розроблених кліматичних моделей та сценаріїв за багаторічний період. Модифікований варіант операторної моделі пропонується використовувати як регіональну розрахункову методику для визначення максимальних модулів стоку рідкісної ймовірності перевищення невивчених у гідрологічному відношенні річок в суббасейні р. Десна за період проходження весняного водопілля.

Розроблено регіональну методику для визначення основних гідрологічних характеристик в період проходження максимального стоку весняного водопілля річок суббасейну р. Десна рідкісної ймовірності перевищення (P = 1 %). Для обгрунтування основних розрахункових параметрів авторської методики використано дані безпосередніх спостережень за гідрологічними характеристиками максимального стоку весняного водопілля (витрати води, шари стоку та тривалість водопілля) та метеорологічними чинниками його формування (максимальні снігозапаси та опади за водопілля) за період від їх початку до 2015 р. включно. У процесі нормування основних складових пропонованої методики використано методи статистичної обробки, просторового узагальнення, числового вирішення задач та математичного моделювання. Для врахування можливих змін клімату запропоновано оригінальний авторський науково-методичний підхід, який полягає у визначенні "кліматичних поправок" на основі сучасних вихідних даних по максимальних снігозапасах перед початком водопілля, опадів теплого періоду і коефіцієнтів стоку весняного водопілля з урахуванням їх залежності від середньобагаторічних річних опадів і температур повітря, які прогнозуються відповідно до розроблених кліматичних моделей та сценаріїв за багаторічний період. Модифікований варіант операторної моделі пропонується використовувати як регіональну розрахункову методику для визначення максимальних модулів стоку рідкісної ймовірності перевищення невивчених у гідрологічному відношенні річок в суббасейні р. Десна за період проходження весняного водопілля.

Проведено дослідження внутрішньорічного розподілу стоку води річок Росі та Уборті, а також виконано його порівняльне оцінювання. Досліджувані річкові басейни відносяться відповідно до природнього та зарегульованого водних об'єктів. Для річок Росі та Уборті характерні літньо-осіння та зимова межень, яка порушується окремими підйомами рівнів води під час дощів або танення снігу. Формування основної частини стоку річок відбувається за рахунок весняного водопілля. Вихідними даними для вивчення внутрішньорічного розподілу стоку були дані середньомісячних витрат води у замикальних створах річок Росі та Уборті, а саме: р. Рось - Корсунь-Шевченківський та р. Уборть - Перга за весь період гідрологічних спостережень. Вихідну інформаційну базу дослідження перевірено на однорідність і роблено висновок, що розглянуті ряди спостережень за середньорічними витратами води є однорідними. Розраховано внутрішньорічний розподіл стоку води річок для років різної водності та окремих фаз для басейнів обох досліджуваних річок за методом компонування сезонів. Проведено порівняльну характеристику отриманих результатів та виявлено спільні гідрологічні характеристики та суттєві відмінності у режимі стоку води досліджуваних річкових басейнах.

На основі довготривалих рядів спостережень на 12 гідрологічних постах здійснена оцінка мінімального стоку в районі басейнів Пруту та Сірету. Оцінка гідрографів стоку води у співставленні з ходом атмосферних опадів дала підставу виокремити літньо-осінній (з серпня по листопад) та зимовий (з грудня по лютий) періоди низького стоку, а також встановити оптимальний період стійкого мінімального стоку - 7 днів. Отримані ряди середніх 7-денних мінімальних витрат води двох періодів були перевірені на однорідність. При встановленні 1-% рівня значимості усі ряди виявились однорідними, принаймні за одним критерієм. Ряди мінімальних витрат води переведені у модулі стоку для побудови картосхем розподілу мінімального стоку води по території басейнів. В результаті отримані достовірні, детальні та сучасні картосхеми для даного регіону. Картосхеми демонструють зменшення модулів стоку води в районі басейнів Пруту та Сірету з заходу на північний схід.

Виділено два райони за умовами внутрішньорічного розподілу стоку. Обґрунтовано вибір величини мінімальних витрат води за 7 діб як основного розрахункового для генетично-однорідних мінімальних витрат води для літньо-осінньої та зимової межені. Ряди гідрологічних величин перевірені на внутрішньорядну однорідність, проведена оцінка їх мінливості та встановлені багаторічні коливання. Виконано оцінку зв’язків мінімальних витрат води за 7 та 30 діб, розраховані забезпеченості мінімальних витрат води та перехідні коефіцієнти між заданими забезпеченостями. Встановлено співвідношення між середнім та мінімальним стоком води. Проаналізовано емпіричні регіональні залежності мінімального стоку від визначальних факторів.

Мета дослідження - провести аналіз, систематизацію розрахункових характеристик середнього річного водного стоку річок правобережної та лівобережної частин басейну Дністра, їх узагальнення та порівняння. За фізико-географічними умовами, густотою річкової мережі, водним режимом і водністю річок правобережна та лівобережна частини басейну р. Дністер є досить різними. Вихідними даними слугували дані про середні річні витрати води річок з 50 гідрологічних постів спостережень в басейні р. Дністер (до м. Заліщики). Банк сформовано від початку спостережень до 2016 р. Із 28 правобережних гідрологічних постів, на яких проводиться спостереження за витратами води, 89% мають тривалість безперервного ряду >> 50 років, а з 22 правобережних на ряди спостережень >> 50 років приходиться на 86 % гідрологічних постів. За статистичними критеріальними оцінками ряди спостережень за середніми річними витратами води річок обох частин, в переважній більшості, виявилися однорідними та репрезентативними. Аналітичні криві розподілу розраховувалися за методом моментів - коефіцієнти варіації не перевищують 0,50. Узагальнення та порівняння розрахункових характеристик середнього річного водного стоку різної ймовірності перевищення річок правобережної та лівобережної частин басейну Дністра показало, що найменший розкид визначених аналітичних ординат спостерігається для ймовірності перевищення 50 % і перехідні коефіцієнти від норми стоку близькі до 1. Найбільшій розмах варіювання ординат спостерігається на крайніх ймовірностях перевищення розподілів, тобто 0,01 % та 99 %. Аналіз діапазонів мінливості перехідних коефіцієнтів від норми середньорічних витрат води, показав, що інтенсивність їх зміни в область рідкісних ймовірностей (0,01, 0,1, 1 % %) на лівобережжі більш значна, ніж на правобережжі басейну Дністра. Щодо маловодних забезпеченостей (95, 97, 99 %), то їх діапазони мінливості співпадають для обох досліджуваних частин.