Факторы формирования, модели и расчетные оценки бокового притока в Богучанское водохранилище

Кандидатская диссертация

Соискатель: Путинцев Лев Александрович

Руководитель: Бураков Дмитрий Анатольевич, доктор географических наук

Диссертация принята к защите: 28.06.2022

Дата защиты: 20.10.2022

Специальность: 1.6.16 – Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Диссертационный совет 24.1.040.01 при ИВП РАН

Официальные оппоненты:

Христофоров Андрей Валентинович, доктор географических наук, профессор (ФГБУ «Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации»)

Согласие и сведения об официальном оппоненте_Христофоров.pdf

Морейдо Всеволод Михайлович, кандидат географических наук (ФГБУН «Институт водных проблем Российской академии наук»)

Согласие и сведения об официальном оппоненте_Морейдо.pdf

Ведущая организация: Географический факультет Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»

Согласие и сведения о ведущей организации_Путинцев_МГУ.pdf


Аннотация: На основе физических представлений о закономерностях формирования стока составлена база доступных данных, включающая оценки значений более 100 возможных предикторов бокового притока в Богучанское водохранилище. С применением методов последовательного регрессионного анализа из этого множества переменных выделены наиболее подходящие предикторы, характеризующие условия формирования бокового притока в это водохранилище. Исследование результатов регрессионного анализа показало, что влияние предикторов квартального притока, характеризующих величину и ход осадков в период половодья, является существенно меньшим, чем предикторов, отражающих условия, сложившиеся в предшествующий ему осенне-зимний период. Благодаря этой особенности разработаны методики прогноза бокового притока, в которых используются только предикторы, описывающие условия, сложившиеся до начала снеготаяния.

Прогноз весеннего стока с водосбора бокового притока в Богучанское водохранилище, основывается на определении запасов воды в снежном покрове и к оценке доли ее поглощения на территории этого бассейна. Ключевым фактором, определяющим потери весеннего стока в рассматриваемых условиях, является осеннее увлажнение водосборов и другие факторы формирования водопроницаемости почв. Для их описания в работе успешно использованы комплексные показатели, которые определяются по данным об осеннем стоке рек-аналогов, температуре почвы за осенний период, среднемесячным осенним осадкам, суммам положительных температур в марте и другим доступным для прямой оценки характеристикам.

Расчет бокового притока в условиях отсутствия регулярных наблюдений за стоком малых рек в рассматриваемом бассейне Богучанского водохранилища может быть выполнен гидрометрическим методом с применением имеющихся данных по рекам-аналогам, расположенным на сопредельных с этим бассейном территориях. В работе использована методика расчета, основанная на данных наблюдений за боковым притоком в период с 1977 по 1987 годы, когда в бассейне водохранилища проводились гидрологические наблюдения на малых реках. Другой метод расчета бокового притока основывается на воднобалансовом соотношении и использовании информации о стоке р. Ангары в нижнем по течению створе (пос. Сыромолотово), и верхнем створе (Усть-Илимская ГЭС). Сравнение на пересекающемся временном интервале расчетных оценок притока, полученных водобалансовым и гидрометрическим методами, показал их близкую сходимость (коэффициент корреляции более 0,95). Этот результат позволил получить оценки бокового притока в Богучанское водохранилище с разным разрешением по времени, которые в дальнейшем были названы фактическими значениями бокового притока и использованы при создании методик его прогноза.

Разработаны три методики долгосрочного прогноза квартального бокового притока в Богучанское водохранилище в период половодья. Первая методика основана на использовании эмпирических связей притока и различных гидрометеорологических характеристик, контролируемых на исследуемой территории. Оправдываемость расчета притока по рассматриваемому способу на обучающей и контрольной выборке имела значения, соответственно, 97% и 89%. На зависимом материале критерий точности аппроксимации (S/σ) фактических значений притока составил величину 0.37. Вторая методика включает в себя предварительный прогноз стока рек-аналогов Мура, Чадобец и Непа и дальнейший пересчет его в прогноз бокового притока в водохранилище. Оправдываемость этой методики прогноза на обучающей и контрольной выборке составила 91% и 89%, соответственно. Критерий качества S/σ на зависимом материале был равен 0.407. В третьей методике используются дополнительные сведения о закономерностях формирования стока и описывающие их уравнения, вытекающие из инфильтрационно–ёмкостной модели Е.Г. Попова. Оправдываемость данной методики на обучающей выборке составила 94 %, на контрольной выборке - 100 %. Критерий S/σ на обучающей выборке имел значение 0.388. Эта методика прогноза бокового притока выглядит предпочтительней по сравнению с двумя другими, поскольку в ней используются уравнения аппроксимирующие зависимость стока от действующих факторов с учетом ее нелинейности. Однако в условиях оперативной работы целесообразно рекомендовать прогнозирование квартального притока по первой методике, в которой схема расчета менее трудоёмка.

Методика краткосрочного прогноза бокового притока в водохранилище Богучанской ГЭС с суточным разрешением по времени построена на основе концептуальной модели Д.А. Буракова. Эта модель включает в себя блоки, описывающие процессы снегонакопления, снеготаяния, поглощения воды на склонах, формирования склонового притока в русловую сеть, русловое добегание воды до замыкающего створа. Реализация модели позволяет детальнее исследовать режим формирования речного стока. Появляется возможность получения расчетных характеристик снегонакопления, снеготаяния и водоотдачи бассейна по высотным зонам. При построении модели применяются стандартные данные гидрометеорологических наблюдений (температура, осадки, уровни воды). В процессе адаптации модели применительно к водосбору бокового притока в Богучанское водохранилище также использовались наземные и спутниковые данные о состоянии снегового покрытия бассейна. Учет запасов воды в русловой сети по данным об ее уровнях на момент составления прогноза и аппроксимация их влияния на прогнозируемую характеристику существенно повышает точность модельных расчетов.

Решение_диссертационного_совета_о_принятии_диссертации_к_защите_Путинцев.pdf

Полный текст диссертации (дата размещения 16.08.2022 г.)

Диссертация ПУТИНЦЕВ 2022.pdf

Автореферат диссертации (дата размещения 16.08.2022 г.)

Автореферат ПУТИНЦЕВ 2022.pdf

Отзывы

Отзыв научного руководителя (дата размещения 12.05.2022 г.)

Отзыв_научного_руководителя_Буракова.pdf

Отзывы оппонентов:

  • Отзыв В.М. Морейдо (дата размещения 30.09.2022 г.)

Отзыв оппонента_Морейдо.pdf

  • Отзыв А.В. Христофорова (дата размещения 07.09.2022 г.)

Отзыв оппонента_Христофоров.pdf

  • Отзыв В.В. Голомолзина (дата размещения 05.10.2022 г.)
Отзыв на автореферат_Голомолзин.pdf

Отзыв ведущей организации (дата размещения 07.09.2022 г.)

Отзыв ведущей организации.pdf


Сведения о результатах защиты
Решением Диссертационного совета 24.1.040.01 при ИВП РАН от 20 октября 2021 г., протокол №9/2022, Путинцеву Льву Александровичу присуждена ученая степень кандидата географических наук по специальности 1.6.16 – Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Выписка из протокола диссовета, Путинцев.pdf

 

Члены диссертационного совета, присутствовавшие на заседании:

Явочный лист_Путинцев.pdf

 

Заключение диссертационного совета

Заключение диссовета_Путинцев.pdf

 

Видеозапись защиты доступна по ссылке https://drive.google.com/drive/folders/1ipciaEdWWqufzcPo8OIyYzDi0ZmmrUVs?usp=share_link

Дата публикации: 01.10.2022