environmentПриродообустройствоPrirodoobustrojstvo1997-6011РГАУ-МСХА10.26897/1997-6011-2023-1-82-88environment-253Research ArticleГИДРАВЛИКА И ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯHYDRAULICS AND ENGINEERING HYDROLOGYУчет и оценка нестационарности при управлении водными ресурсами речного бассейнаАccounting and assessment of non-stationarity in the management of river basin water resourcesИсмайыловаИ. Г.IsmaiylovaI. G.

Исмайылова Ирина Габиловна - заведующий лабораторией.

127454, Москва, ул. Прянишникова, 19

AuthorID: 1143835

Irina G. Ismaiylova - head  of the laboratory.

127454, Moscow, Pryanishnikova, 19

AuthorID: 1143835

igism37@mail.ruИсмайыловГ. Х.IsmayilovG. Kh.

Исмайылов Габил Худуш оглы - доктор технических наук, профессор.

127454, Москва, ул. Прянишникова, 19

AuthorID: 135757

Gabil Kh. Ismayilov - doctor of technical sciences, associate professor.

127454, Moscow, Pryanishnikova, 19

AuthorID: 135757

gabil-1937@mail.ruМуращенковаН. В.MurashchenkovaN. V.

Муращенкова Наталья Владимировна - кандидат технических наук, доцент.

127454, Москва, ул. Прянишникова, 19

AuthorID: 604831

Natalya V. Murashchenkova - candidate of technical sciences,  associate professor.

127454, Moscow, Pryanishnikova, 19

AuthorID: 604831

splain75@mail.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian state agrarian university – MAA named after C.A. Timiryazev»Russian Federation202320042023018288Copyright © Исмайылова И.Г., Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В., 20232023Исмайылова И.Г., Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В.Ismaiylova I.G., Ismayilov G.K., Murashchenkova N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://environment.timacad.ru/jour/article/view/253

Рассматривается обоснование   учета   и  оценки нестационарности развития    гидрологических    процессов в   бассейне р.   Волги   при  определении   параметров функционирования  Волжской водохозяйственной  системы. Основными  целями исследований являются  выявление  нестационарности в   формировании   речного стока   и  разработка методов  ее      оценки.  Решается  задача  построения  динамико-стохастической модели, учитывающей   нестационарность формирования    речного  стока    в    различное  время. Произведено обобщение     динамико-стохастического подхода  для    анализа   и    оценки многолетнего  колебания притока речных вод р.  Волги у г. Волгограда. Стохастическая связь между стоком смежных лет   выражается  функцией   перехода,  управляющей  марковским процессом.   Оценка стационарности  (нестационарности) многолетнего  колебания речного  стока    осуществлена по   критерию   Фишера (однородность выборочных дисперсий),   по  критерию  Стьюдента   (однородность   выборочных средних),   по  критерию Колмогорова-Смирнова (однородность выборок) и парной корреляции (наличие тренда). Описание характера  протекания   гидрологических процессов    представлено моделью, определяемой динамико-стохастическим  подходом,   при рассмотрении   нестационарного    процесса годового стока р.  Волги.  На основе  применения концепции квазистационарности   получены функции обеспеченности годового стока р. Волги, используемые для вероятностной оценки притока речных вод в бассейне Волги. Проведенный анализ многолетних колебаний годового стока р. Волги позволил выявить, что изменчивость речного  стока исследуемого   бассейна  имеет две составляющие: детерминированную и случайную. Детерминированная составляющая проявляется в изменении во  времени    среднего  значения стока  р.   Волги,   а   случайная составляющая наблюдается в нерегулярных ежегодных отклонениях величин стока от его среднего значения (нормы). Такой подход применяется при вероятностной оценке притока речных вод в бассейне р. Волги.

This   paper   considers  the   rationale  for   taking  into   account   and   assessing the  non-stationarity  of  the  development  of  hydrological  processes  in  the  Volga  River   basin   when determining the  parameters of  the  functioning of  the  Volga  water  management  system. The  main purpose  of the study is to identify non-stationarity in the formation of river runoff  and  develop methods for its assessment. The problem  of constructing a dynamic-stochastic model  is solved,  which  takes  into account  the non-stationarity of the formation of river runoff  in different periods of time.  A generalization of the dynamic-stochastic approach for the analysis and evaluation of long-term fluctuations in the inflow of river  waters  of the  Volga  River  near  the  city  of Volgograd   is  made.   The  stochastic relationship between  the  runoff  of adjacent years  is expressed  by the  transition function that  controls  the  Markov process.  Stationarity  (non-stationarity) of long-term fluctuations  in  river  runoff   was  assessed  using the Fisher criterion (homogeneity of sample variances), Student’s criterion (homogeneity of sample means), Kolmogorov-Smirnov criterion   (homogeneity of  samples) and  pair  correlation (presence  of  a  trend). The description of the nature of the flow of hydrological processes is represented by a model  determined by  the  dynamic-stochastic  approach  when   considering  the  non-stationary  process  of  the  annual flow  of the  Volga  River.  Based  on the  application of the  concept  of quasi-stationarity, the  functions of the availability of the annual flow of the Volga River  are obtained, which  are used for a probabilistic assessment of the  inflow  of river  waters  in  the  Volga  basin.  The  analysis of long-term fluctuations of the annual runoff  of the Volga River  made  it possible  to reveal that  the variability of the river runoff of the  studied basin  has  two  components – deterministic and  random. The  deterministic component manifests itself in the change in time of the average value of the flow of the Volga River, and the random component is observed in the irregular annual deviations of the flow from its average value (norm).  This approach is used in the probabilistic assessment of the inflow of river waters in the Volga river basin.

речной стокстационарностьнестационарностьмарковский процессстохастический процесстренддетерминированная составляющаяобеспеченностьквазистационарностьRiver runoffstationaritynon-stationarityMarkov processstochastic processtrenddeterministic componentsupplyquasi-stationarityReferencesАлексеевский Н.И. Закономерности гидрологических процессов. М.: Изд-во ГЕОС, 2012. 733 с.Alekseevskij N.I. Zakonomernosti gidrologicheskih protsessov. M.: Izdаtelstvo GEOS, 2012. 733 s.Блохинов Е.Г. Распределение вероятностей величин речного стока.М.: Наука, 1974. 69 с.Blyuhinov E.G. Raspredeleniya veroyatnostej velichin rechnogo stoka. M.: Nauka, 1974. 169 s.Болгов М.В., Сарманов И.О., Сарманов О.В. Марковские процессы в гидрологии. М.: Институт водных проблем РАН. 2009. 210 с.Bolgov M.V., Sarmanov I.O., Sarmanov O.V. Markovskie protsessy v gidrologii. M.: Institut vodnyh problem RAN, 2009. 210 s.Крицкий С.Н., Менкель М.Ф.Гидрологические основы управления речным стоком.М.: Наука, 1981. 255 с.Kritskij S.N., Menkel M.F. Gidrologicheskie osnovy upravleniya rechnym stokom. M.: Nauka, 1981. 255 s.Кучмент Л.С., Гельфан А.Н. Динамико-стохастические модели формирования речного стока. М.: Наука, 1993. 103 с.Kuchment L.S. Gelfan, A.N. Dinamika-stohasticheskie modeli formirovaniya rechnogo stoka. M.: Nauka, 1993. 103 s.Музылев С.В., Привальский В.Е., Раткович Д.Я. Стохастические модели в инженерной гидрологии.М.: Наука, 1982. 84 с.Muzylev S.V., Privalskij V.E., Ratkovich D.Ya. Stohasticheskie modeli v inzhenernoj gidrologii. M.: Nauka, 1982. 184 s.Раткович Д.Я. Многолетние колебания речного стока.Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 255 с.Ratkovich D.Ya. Mnogoletnie kolebaniya rechnogo stoka.L.: Gidrometeoizdat, 1976. 255 s.Раткович Л.Д. Моделирование взаимозависимых гидрологических рядов // Природообустройство. 2012. № 2. С. 55-59.Ratkovich L.D. Modelirovanie vzaimozavisimyh gidrologicheskih ryadov // Prirodoobustrojstvo. 2012. № 2. S. 55-59.Рождественский А.В., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 424 с.Rozhdestvenskij A.V., CHebotarev A.I. Statisticheskie metody v gidrologii. L.: Gidrometeoizdat, 1974. 424 s.Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В. Оценка изменения и взаимосвязь элементов водного баланса бассейна реки Волги в условиях изменения климата // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2015. № 5. С. 4-17.Ismajylov G.H., Murashchenkova N.V. Otsenka izmeneniya i vzaimosvyaz elementov vodnogo balansa bassejna reki Volgi v usloviyah izmeneniya klimata // Vodnoe hozyajstvo Rossii: problemy, tekhnologii, upravlenie. 2015. № 5. S. 4-17.Водные ресурсы России и их использование. / Под ред. И.А. Шикломанова. СПб.: Государственный гидрологический институт, 2008. 600 с.Vodnye resursy Rossii i ih ispolzovanie / Pod redaktsiej I.A. Shiklomanova.SPb.: Gosudarstvennyj gidrologicheskij institut, 2008. 600 s.Исмайылова И.Г., Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В. Методика оценки сложноформируемых элементов водного баланса (суммарного испарения и влагозапасов) речного бассейна // Природообустройство. 2020. № 5. С. 88-95.Ismajylov G.H., Murashchenkova N.V., Ismajylova I.G. Metodika otsenki slozhnoformiruemyh elementov vodnogo balansa (summarnogo ispareniya i vlagozapasov) rechnogo bassejna // Prirodoobustrojstvo. 2020. № 5. S. 88-95.Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В. К теории и методологии формирования элементов водного баланса речного бассейна в условиях меняющегося климата // Экология. Экономика. Информатика: сборник статей: В 2 т. Т. 1. Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем.Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2016. С. 615-628.Ismajylov G.H., Murashchenkova N.V. K teorii i metodologii formirovaniya elementov vodnogo balansa rechnogo bassejna v usloviyah menyayushchegosya klimata / Ekologiya. Ekonomika. Informatika. Sb. statej: v 2-h t. T. 1: Sistemnyj analiz i modelirovanie ekonomicheskih i ekologicheskih sistem. Vyp. 1. Rostov n/D: Izd-vo YUNTS RAN. 2016. S. 615-628.Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В. Оценка динамики водных ресурсов бассейна реки Оки в современных климатических условиях // Сборник статей по материалам Международной научно-практической конференции «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность». Севастополь, 2019. С. 704-708.Ismajylov G.H., Murashchenkova N.V. Otsenka dinamiki vodnyh resursov bassejna reki Oki v sovremennyh klimaticheskih usloviyah // Sbornik statej po materialam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Ekologicheskaya, promyshlennaya i energeticheskaya bezopasnost’ 2019». Sevastopol. S. 704-708.Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В. Анализ и оценка поверхностных водных ресурсов бассейна реки Оки // Природообустройство. 2019. № 5. С. 85-90.Ismajylov G.H., Murashchenkova N.V. Analiz i otsenka poverhnostnyh vodnyh resursov bassejna reki Oki // Prirodoobustrojstvo. 2019. № 5. S. 85-90.Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В. Межгодовая изменчивость элементов водного баланса бассейна реки Дон // Природообустройство. 2012. № 1. С. 52-56.Ismajylov G.H., Murashchenkova N.V. Mezhgodovaya izmenchivost elementov vodnogo balansa bassejna reki Don // Prirodoobustrojstvo. 2012. № 1. S. 52-56.Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В. Оценка изменчивости элементов водного баланса половодья и межени бассейна реки Волги // Природообустройство. 2012. № 3. С. 64-69.Ismajylov G.H., Murashchenkova N.V. Otsenka izmenchivosti elementov vodnogo balansa polovodjya i mezheni bassejna reki Volgi // Prirodoobustrojstvo. 2012. № 3. S. 64-69.Исмайылов Г.Х., Муращенкова Н.В. Оценка речного стока в бассейне р. Волги // Природообустройство. 2014. № 2. С. 65-69.Ismajylov G.H., Murashchenkova N.V. Otsenka rechnogo stoka v bassejne r. Volgi // Prirodoobustrojstvo. 2014. № 2. S. 65-69.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.