Моделирование гидрографа максимального стока как часть задачи трансформации паводка через гидроузел

Цель исследований – совершенствование методики моделирования гидрографов максимального стока применительно к задаче трансформации экстремальных половодий через водосбросные сооружения гидроузла. Проблема моделирования гидрографов максимального стока весеннего половодья интерпретируется как часть более общей задачи транзита экстремальных половодий через водосбросные сооружения с учетом срезки максимумов в противопаводковых водохранилищах. Формулируется постановка задачи, связанная с решением проблемы наводнений и, соответственно, экономического и экологического ущерба. Решение общей задачи не анализируется, но дается ссылка авторов на соответствующие публикации. Отмечаются условия выбора расчетной обеспеченности максимальных расходов в зависимости от класса сооружений и условий нижнего бьефа. Наличие важных объектов инфраструктуры, промышленных предприятий и сельскохозяйственных угодий может существенно влиять на класс сооружений. Предложена методика моделирования гидрографа с помощью дифференциальной функции распределения Пирсона I типа для случаев одновершинного и двухпикового гидрографов. На основании преемственности такого рода исследований в качестве критериев соответствия натурных и моделируемых гидрографов приняты коэффициенты полноты формы и асимметрии. Приводится теоретическое обоснование и выведены формулы для функций расходов и объемов паводка в зависимости от времени. Алгоритм моделирования реализован в среде Excel с использованием встроенных статистических функций распределения и оптимизационной процедуры поиска решения. Представлен расчетный листинг для набора средних значений параметров, построены очертания гидрографов в зависимости от коэффициента формы, а также номограммы связи коэффициента асимметрии с коэффициентом формы в зависимости от соотношения максимального расхода и объема половодья. Рассмотрено также расширение методики для двухпикового гидрографа максимальных расходов на примере Сурского гидроузла на реке Сура.

1. Раткович Д.Я., Раткович Л.Д. Типы наводнений и пути сокращения вызываемых ими ущербов // Водные ресурсы. 2000. Т. 27, № 3. С. 261-266.

2. Асарин А.Е. Речные наводнения: причины и последствия. Что можно и нужно сделать? // Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования. 2013. № 1. С. 416-427.

3. Определение основных расчетных гидрологических характеристик СП 33-101-2003. Государственный комитет Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу (Госстрой России). Москва, 2004.

4. Раткович Л.Д., Алиев Д.А., Колесникова И.Н. Имитационная модель регулирования гидрографамаксимального стока в створе гидроузла // Научное обозрение. 2015. № 18. С. 126-137.

5. Яровенко А.А., Бочанов Э.С., Ключников Д.А. Экологическая безопасность при затоплениях // Экология и защита окружающей среды: Сборник тезисов докладов III Международной научно-практической конференции, г. Минск, 19 мая 2016 г. / Под общ. ред. И.А. Новикова. Минск, 2016. С. 246-251.

6. Рождественский А.В., Лобанова А.Г. Современная проблема инженерных гидрологических расчетов по обобщению гидрологической информации в России // Метеорология и гидрология. 2011. № 7. С. 81-95.

7. Кочерин Д.И. Вопросы инженерной гидрологии. М. – Л.: НКТП СССР. Энергетическое изд-во, 1932. 208 с.

8. Соколовский Д.Л. Речной сток (методы исследований и расчетов): учебное пособие для гидрометеорологических институтов и государственных университетов. Л.: Гидрометеоиздат, 1952. 492 с.

9. Логинов В.Ф., Волчек А.А., Шелест Т.А. Анализ и моделирование гидрографов дождевых паводков рек Беларуси // Водные ресурсы. 2015. Т. 42, № 3. С. 268.

10. Журавлёв С.А. Моделирование гидрографа стока реки в случае наличия на водосборе системы «Озеро-водохранилище» (на примере р. Волхов) // Материалы II Международной научно-практической конференции «Науки о Земле на современном этапе». М.: Спутник+, 2011. С. 61-64.