Материал: verhvolga

Рост минимального стока отмечается по всей территории, наиболее значительное увеличение по среднему значению и по дисперсии произошло в южных частях бассейна Верхней Волги

(бассейны рек Ока, Клязьма и др). Общий характер изменений минимального суточного стока рек в целом повторяет тенденцию изменения минимального 30-суточного стока.

Увеличение стока произошло на реках с разными водосборными площадями, но особенно на малых реках с площадями до 1000 км2. Рост нормы минимального 30-суточного стока таких рек в летнюю межень составил более 80 %. На реках площадью водосборов более 10 000 км2

минимальные расходы рек в теплый период года выросли почти на 50 %.

Рост минимального стока рек сказался на увеличении числа меженных максимумов в последние десятилетия. При этом меженные минимумы остались прежними, зафиксированными до 1978 года. Увеличение меженного стока последних десятилетий в многолетних рядах данных сопровождалось увеличением вариации этой характеристики. Сравнение коэффициентов вариации минимального стока показало рост Cv по сравнению с периодом до 1978 года. Например, Cv

минимального 30-сутоного летне-осеннего стока для р. Обнора – с. Шарна за период 1936–1978 гг.

составлял 0,30, за весь период наблюдений 1936–2010 гг. Сv = 0,49; для р. Нерунь – д. Орловка за период 1949–1978 гг. Cv = 0,34, за период 1949–2010 гг. Сv = 0,43, для р. Клязьма – г. Владимир за период 1917–1978 гг. Cv = 0,37, за период 1917–2010 гг. Сv = 0,55.

8.2.3 Расчетные параметры распределения

По всем рядам наблюдения, включая приведенные к многолетнему периоду, определены параметры кривых распределения вероятностей превышения. При расчетах статистических параметров и значений стока различной обеспеченности для однородных рядов использованы аналитические кривые обеспеченности (распределение Крицкого – Менкеля, распределение Пирсона III типа). При неоднородных рядах расчет значений стока различной обеспеченности проводился по составным кривым распределения [6].

Расчетные параметры и значения минимальных расходов воды представлены в таблицах Приложения А.11, А.12.

Минимальный 30-суточный летне-осенний сток. Модуль минимального 30-суточного расхода воды изменяется по территории водосбора Верхней Волги от 0 (лог Полевой – д. Лызлово

F = 0,11 км2, лог Лесной – д. Лызлово F = 0,07 км2 ) до 5,7 л/сек км2 (р. Селижаровка – д. Яровинка

F = 2390 км2 ). Средняя квадратическая погрешность его расчета составляет 7 % и колеблется в пределах 5–20 %. Коэффициенты вариации изменяются в широких пределах от 0,2 до 1,6, при средней погрешности расчета 10 % и ее колебаниях в пределах 5–25 %.

Оценки коэффициента асимметрии не дают устойчивого соотношения Сs/Cv, значения которого колеблются в широких пределах от –2 до 6, для половины пунктов преобладающие

111

значения соотношения коэффициентов вариации и асимметрии составляют 2–3. Отрицательные соотношения Сs/Cv, отмечаются на отдельных реках, в формировании стока которых участвуют водоносные горизонты с ограниченными естественными ресурсами подземных вод. Средний коэффициент автокорреляции составил 0,30, изменяясь от 0,02 до 0,89.

Минимальный суточный летне-осенний сток рек. Модуль минимального суточного расхода воды изменяется от 0 (лог Полевой – д. Лызлово F = 0,11 км2, лог Лесной – д. Лызлово

F = 0,07 км2) до 8,1 л/сек км2 (р. Сарма – Сарминский Майдан F = 741 км2). Среднеквадратическая погрешность его расчета находится в пределах 5–25 %. Коэффициенты вариации изменяются от 0,2 до 1,9 при погрешности расчета 5–25 %. Соотношение коэффициентов вариации и асимметрии по территории всего района меняется от –2 до 6, в половине случаев – от 2 до 3,5.

Наибольшая асимметричность кривых распределения характерна для рек со сложными гидрогеологическими условиями формирования стока. Средний коэффициент автокорреляции составил 0,39, изменяясь от 0,02 до 0,94. В результате выполненных проработок в целом существенно повысилась обоснованность параметров кривых распределения стока в пунктах наблюдений по сравнению с ранее имевшейся информацией [2]. Уточнение характеристик стока осуществлено в результате использования удлиненных почти в 1,5 раза рядов наблюдений,

применения более широкого спектра статистических методов обработки данных.

8.3 Минимальный зимний сток

8.3.1 Исходные данные

Для расчета расходов минимального стока рек бассейна Верхней Волги заданной

обеспеченности исходными данными послужили ежегодные данные о минимальном 30-суточном и суточном зимнем стоке рек по постам, в том числе и закрытым. Информация о них, а также продолжительность наблюдений за минимальным зимним стоком, характерные значения стока

(наибольший и наименьший расход и соответствующие им годы) приведены в Приложениях А.13

и А.14.

Минимальный 30-суточный зимний сток. Анализ данных наблюдений о минимальном стоке выполнен по 268 постам с площадями водосборов от 0,07 км2 (лог Лесной – д. Лызлово) до

244 000 км2 (р. Ока – г. Горбатов).

Период наблюдений на постах составляет от 1 года (р Нара – г. Наро-Фоминск) до 127 лет

(р. Ока – г. Калуга). Наиболее изученными являются реки с площадью водосбора более 2000 км2,

средняя продолжительность наблюдений на которых составляет 49 лет. Средняя продолжительность периода наблюдений на малых реках с площадью водосбора менее 100 км2

равна 21 году.

По данным продолжительных наблюдений в гидрометрических створах выполнено приведение рядов минимальных расходов к многолетнему периоду. В результате средняя

112

продолжительность рядов характеристик минимального стока составила 50 лет, а длина ряда увеличилась в среднем на 12 лет.

Минимальный суточный зимний сток. Анализ исходных данных по 307 постам показал, что период наблюдений за минимальными расходами воды составляет от 1 года (р. Кешма – г. Галич)

до 129 лет (р. Ока – г. Калуга). Наиболее изученными являются реки с площадью водосбора более

2000 км2, средняя продолжительность рядов наблюдений на которых составляет 47 лет. Для рек с площадью водосбора 100–2000 км2 средняя продолжительность периода равна 31 год, а для рек с площадью водосбора менее 100 км2 – 19 лет.

По данным продолжительных наблюдений в гидрометрических створах выполнено приведение рядов минимальных расходов к многолетнему периоду. В результате средняя продолжительность рядов характеристик минимального стока составила 56 лет, а длина ряда увеличилась в среднем на 15 лет.

8.3.2 Однородность и стационарность

Оценка однородности рядов минимального 30-суточного стока рек рассчитана по 150 рядам наблюдений. Гипотеза о неоднородности рядов подтвердилась по критерию Стьюдента – в 88 %

случаев, по критерию Фишера – в 66 % случаев. Оценка однородности рядов минимального суточного стока рек рассчитана по 165 рядам наблюдений. Гипотеза о неоднородности рядов подтвердилась по критерию Стьюдента – в 80 % случаев, по критерию Фишера – в 61 % случаев.

Анализ однородности рядов свидетельствует о значительных изменениях в условиях формирования зимнего стока за современный период (1978–2010 гг.). Прослеживается увеличение минимального зимнего стока, как 30-суточного, так и суточного по отношению к периоду до

1978 г. Наибольшее увеличение по среднему значению произошло в северной и северо-западной частях бассейна Верхней Волги (реки Тверца, Молога, Унжа, Кострома). Здесь сток увеличился на

100–150 %. На остальной территории наблюдаются изменения в 50–100 % (рисунок 8.2).

Важной характеристикой современных изменений является резкое, по сравнению с предшествующим многолетним периодом, увеличение изменчивости минимального зимнего стока рек, когда наряду с экстремально высоким стоком в отдельные годы наблюдается и очень низкая водность.

113

Рисунок 8.2 – Многолетние изменения минимальных зимних 30-суточных расходов воды (м3/с) для рек бассейна Верхней Волги

Горизонтальными линиями показаны средние значения за периоды до (синий цвет) и после 1978 г. (красный цвет) а) р. Обнора – с. Шарна (F = 1800 км2); б) р. Ока – г. Калуга (F = 54 900 км2);

в) р. Керженец –с. Хахалы (F = 3630 км2); г) р. Молога – г. Устюжна (F = 19100 км2)

8.3.3 Расчетные параметры распределения

По всем рядам наблюдения, включая приведенные к многолетнему периоду, определены

параметры кривых распределения вероятностей превышения.

Расчетные параметры и значения минимальных расходов воды заданной вероятности

превышения представлены в таблицах Приложений А.13, А.14.

Минимальный 30-суточный зимний сток. Модуль минимального 30-суточного расхода воды изменяется по территории бассейна Верхней Волги от 0 (лог Лесно – д. Лызлово, F = 0,07 км2) до

20,4 л/сек км2 (р. Тверца – д. Ряд, F = 594 км2). Средняя квадратическая погрешность его расчета

составляет 9 % и изменяется для отдельных многолетних рядов данных в пределах 5–20 %.

Коэффициенты вариации изменяются от 0,1 до 2,2 при средней погрешности расчета 7 % и ее

изменении для разных рядов данных в диапазоне 5–25 %. Соотношение коэффициентов вариации

и асимметрии по территории всего района меняется от 1 до 4. Наибольшая асимметричность

кривых распределения характерна для отдельных районов западной, северо-западной и восточной

части территории, на это соотношение существенное влияние оказывают местные

114

гидрогеологические условия. Средний коэффициент автокорреляции составил 0,46, изменяясь

от 0,03 до 0,92.

Минимальный суточный сток рек. Значение модуля минимального суточного расхода воды для рек данного бассейна изменяется от его нулевых значений на перемерзающих водотоках

(лог Провалы – с. Войново, F = 5,3 км2) до 13,6 л/сек км2 (р. Тверца – д. Ряд, F = 594 км2). Средняя квадратическая погрешность его расчета составляет 8 % при изменениях в пределах 5–20 %.

Коэффициенты вариации изменяются от 0,2 до 1,8 при средней погрешности 8 % и ее колебании в пределах 5–20 %. Соотношение коэффициентов вариации и асимметрии по территории всего района меняется от 2 до 4. Наибольшая асимметричность кривых распределения характерна для отдельных районов западной, северо-западной и восточной части территории, на это соотношение существенное влияние оказывают гидрогеологические условия. Средний коэффициент автокорреляции составил 0,47, изменяясь от 0,02 до 0,92.

8.4 Карты расчетных параметров

На основании расчетных характеристик стока рек выполнено построение карт

распределения:

-минимального 30-суточного стока рек 80%-ной вероятности превышения за летне-осенний

изимний периоды;

-коэффициента вариации минимального 30-суточного стока рек за летне-осенний и зимний периоды.

Карты расчетных параметров основных гидрологических характеристик минимального стока для бассейнов рек Верхней Волги приведены на рисунках 8.3–8.6.

При построении карт использовались ГИС-технологии. Расчетные значения относились к центрам тяжести водосборов. Метод картирования изложен в разделе 3.7.

Карты построены по расчетным характеристикам пунктов наблюдений на реках с площадью водосборов более 2000 км2. Информация по малым рекам для картографирования не использовалась, так как их сток формируется при неполном дренировании водоносных горизонтов и зависит от азональных гидрогеологических условий.

Минимальный 30-суточный летне-осенний сток зонально уменьшается с северо-запада на юго-восток территории от 2,5 до 1,0–0,5 л/сек км2.

Наименее благоприятны условия формирования минимального стока в районах Молого-

Шекснинской, Верхневолжской и Мещерской низменностей, в пределах которых речная сеть относительно слабо врезана. Средние модули стока здесь 1,0–1,5 л/сек км2. В восточной части территории минимальный сток уменьшается от 2,5–2,0 л/сек км2 в бассейне р. Ветлуга до 1,0–

0,5 л/сек км2 в бассейн р. Сура.

115