авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Ледовый режим воткинского водохранилища и методики его прогноза

-- [ Страница 3 ] --

Примечание: * – для линейных зависимостей рассчитан коэффициент корреляции. При составлении прогнозов по уравнениям даты пересчитываются в числа от 1 марта.

С этими же факторами установлены корреляционные зависимости для расчета дат очищения ото льда участков водохранилища с заблаговременностью 6-17 сут.

Проверка результатов на независимом материале выполнена за период с 1996 по 2006 гг., который был предварительно исследован на принадлежность к одной генеральной совокупности с периодом, используемым для построения зависимостей. Оправдываемость проверочных прогнозов по разным водпостам составила для: дат появления ледовых явлений и установления ледостава – 75-100%; средней толщины льда – 85-95%; наименьшей толщины льда – 80-95%; дат вскрытия – 75-95%; дат очищения – 75-100%.

Все зависимости, удовлетворяющие качеству прогностических, рекомендованы для использования в практике составления прогнозов ледовых явлений.

5. Предложенные критерии качества прогноза ледовых явлений на Воткинском водохранилище позволяют наиболее адекватно оценить точность методик прогнозов сроков наступления ледовых фаз и толщины льда.

Чтобы иметь возможность использовать полученные эмпирические зависимости в качестве прогностических, необходимо оценить их качество. Согласно «Наставления…» (1962) оценка методик краткосрочных прогнозов и методик уточнения долгосрочных прогнозов дат наступления явлений выполняется по средней квадратичной погрешности проверочных прогнозов () в зависимости от допустимой погреш­ности (доп) и величине обеспеченности допустимой погрешности (Р%). Допустимая погрешность краткосрочных прогнозов дат наступления явлений принимается в зависимости от средней заблаговременности прогноза (табл. 5).

Таблица 5

Допустимая погрешность прогноза сроков наступления явления

(Наставление…, 1962)

Заблаговременность, сут. прогноза, дни 1-3 4-5 6-9 10-13 14-15
Допустимая погрешность, ± сут. 1 2 3 4 5

Оценка полученных прогностических зависимостей по критериям и Р% показала, что более половины из них с коэффициентами корреляции 0,85  0,94, нельзя использовать для выпуска прогнозов. Например, зависимость для прогноза с заблаговременностью 7 сут и коэффициентом корреляции r = 0,92, оценивается как «удовлетворительная». Для получения зависимости с оценкой «хорошо», необходимо иметь r > 0,92.

Чтобы определить, насколько качество методик краткосрочного прогноза ледовых явлений зависит от значений коэффициента корреляции и заблаговременности, выполнено численное моделирование рядов сроков устойчивого перехода температуры воздуха через 0оС и сроков появления устойчивых ледовых явлений. Для этого на основе метода Монте-Карло разработана программа, позволяющая генерировать ряды случайных величин, соответствующих нормальному закону распределения. При этом задан ряд характеристик: математические ожидание, средняя заблаговременность, среднее квадратичное отклонение, коэффициент корреляции. Для сгенерированных рядов построены зависимости (с сохранением «естественного» рассеивания точек, характерного для описываемого процесса), рассчитаны уравнения регрессии, ошибки прогноза и выполнена оценка оправдываемости. Анализ показал, что если допустимую ошибку определять в соответствии с «Наставлением…» (1962) у зависимости, удовлетворяющей оценке «хорошо», при заблаговременности в 7-8 сут коэффициент корреляции должен быть выше 0,96. Получить столь тесные зависимости между природными факторами практически невозможно, что ставит под сомнение использование статистических методов для прогноза сроков наступления ледовых фаз. На наш взгляд, критерии оценки, рекомендованные «Наставлением…» (1962), несколько завышены. Анализ табл. 5 показал, что допустимая погрешность определяется очень неравнозначно. Например, при заблаговременности в 6 и 9 суток допустимая ошибка равна ±3 сут, в то время как она должна изменяться пропорционально величине заблаговременности.

Поэтому в качестве критерия для определения допустимой ошибки предлагается использовать половину средней заблаговременности (табл. 6).

Таблица 6

Допустимая погрешность прогноза сроков наступления явления

Заблаговременность прогноза, сут 1-3 4-5 6-7 8-9 10-11
Допустимая погрешность, ± сут. 1 2 3 4 5

Допустимая ошибка, рассчитанная предложенным способом, хорошо согласуется с коэффициентами корреляции и критерием качества. Как правило, «хорошие» зависимости имеют Р>85%, а «удовлетворительные» Р>75%, что вполне соответствует требованиям гидрологических прогнозов.

При анализе зависимостей для прогноза толщины льда выявлено, что в соответствии с § 168 «Наставления...» (1962), независимо от формы выпуска прогноза (может быть указана ожидаемая толщина льда) всегда рассчитывается изменение толщины льда (hл) за период заблаговременности прогноза (промежуток времени от даты выпуска прогноза до даты, на которую он составляется).

В действительности построить такую зависимость не представляется возможным, поскольку измерения, выполняемые наблюдателями у берега, дают приближенное представление о толщине ледового покрова на участках водохранилища. Сравнительный анализ результатов измерений толщины льда в одной точке у берега и на ледовом профиле показал, что разница достигает 29-81%. Поэтому в наших исследованиях использованы данные наблюдений за толщиной льда на профилях. Выявлены зависимости средней (минимальной) толщины ледового покрова на профилях с суммами отрицательных среднесуточных температур воздуха (табл. 3).

Допустимые погрешности прогнозов изменения толщины льда определяются по таблице, рекомендованной «Наставлением…» (1962) в зависимости от величины фактического приращения толщины льда за период заблаговременности (табл. 7). На практике использовать в расчете величину фактического приращения, как это рекомендуется «Наставлением…» (1962), в данном случае было невозможно, т.к. на дату выпуска прогноза ее значение неизвестно. Следовательно, определить допустимую ошибку составленного прогноза нельзя. Поэтому, необходимо пересмотреть критерии определения допустимой ошибки. На наш взгляд, допустимая ошибка прогноза толщины льда должна рассчитываться в зависимости от спрогнозированной величины толщины льда.

Таблица 7

Допустимая погрешность прогноза толщины ледового покрова

(Наставление, 1962)

Фактическое изменение толщины льда, см >10 11-15 16-20 21-25 26-30 30
Допустимая погрешность, см ±3 ±4 ±5 ±6 ±8 ±10

Допустимая ошибка, рекомендованная «Наставлением…» (1962), составляет в среднем 30% от фактической величины (табл. 7). Выполнена оценка возможности использования в качестве допустимой ошибки меньших значений от 15% до 25% (табл. 8). Для этого помощью метода Монте-Карло выполнено численное моделирование рядов сумм отрицательных температур воздуха и толщины льда.

Таблица 8

Значения корреляционного отношения (), соответствующие «хорошему» и «удовлетворительному» качеству зависимостей при разных допустимых погрешностях

Оценка методики Корреляционное отношение при допустимых погрешностях в % от спрогнозированной величины, равных:
15% 20% 25%
Для средней толщины льда
Хорошая при 100<Р%<80 1,00-0,92 1,00-0,85 1,00-0,75
Удовлетворительная при 79<Р%<60 0,91-0,80 0,84-0,65 0,74-0,48
Для минимальной толщины льда
Хорошая при 100<Р%<80 1,00-0,94 1,00-0,88 1,00-0,82
Удовлетворительная при 79<Р%<60 0,93-0,83 0,87-0,70 0,81-0,50

Из табл. 8 видно, что если допустимую ошибку рассчитать как 15% от спрогнозированной величины, то зависимости с корреляционным отношением () менее 0,80-0,83 не будут значимы, а «хорошее» качество имеют зависимости с >0,92. В случае использования в качестве допустимой ошибки 25% и более от спрогнозированной величины, зависимости с очень низкими значениями корреляционного отношения (0,64-0,48) будут иметь удовлетворительное качество, что недопустимо.

Поэтому предлагается в качестве критерия определения допустимой погрешности использовать величину 20% от спрогнозированной толщины льда (6). В этом случае допустимая ошибка прогноза будет увеличивается пропорционально величине спрогнозированной толщины льда:

, (6)

где ±hДОП – допустимая ошибка рассчитанной толщины льда, (см); hл – рассчитанная толщина льда, (см).

Заключение

1. Впервые для условий Воткинского водохранилища выполнено комплексное исследование ледового режима. Картосхемы сроков замерзания, вскрытия и толщины льда составлены с учетом морфометрии водохранилища и данных ледовых авиаразведок. Они дают возможность оценить пространственно-временную динамику замерзания и вскрытия акватории, а также распределения толщины льда с учетом антропогенного воздействия в виде постоянных попусков Камской ГЭС.

2. Процессы ледообразования на Воткинском водохранилище в осенний период определяются теплозапасом водной массы, метеорологическими условиями и морфометрическими особенностями водоема. Выявленные зависимости, отражающие совокупное влияние этих факторов, подтверждают правомерность использования методики, предложенной В.Г. Калининым (1993) для условий Камского водохранилища.

3. Впервые для участка Воткинского водохранилища, лимитирующего сроки окончания навигации, на основе метода Л.Г. Шуляковского (1960) разработана методика составления прогнозов сроков замерзания с учетом местных условий в виде эмпирических коэффициентов, что позволило существенно упростить и уточнить составление прогнозов. Апробация данной методики выполнена для условий верхнего участка Камского водохранилища за период 1956-1995 гг., где также получен хороший результат. Предложенная методика рекомендована для составления краткосрочных прогнозов ледовых явлений на камских водохранилищах с заблаговременностью 5 суток.

4. Выявлены зависимости сроков наступления ледовых фаз и толщины льда от основных определяющих факторов, которые рекомендованы к использованию в качестве методик прогноза. Их заблаговременность больше (до 16 сут) по сравнению с прогнозами, составляемыми по детерминированным методам.

5. Предложено усовершенствование критериев определения допустимой ошибки сроков наступления ледовых явлений в виде 0,5 заблаговременности прогноза, а для нарастания толщины льда – 0,2 от спрогнозированной величины.

6. Проверка разработанных методик прогноза, выполненная на независимом материале, показала, что оправдываемость выпущенных прогнозов составила более 75%.

По теме диссертации опубликовано 19 работ. Основное содержание изложено в следующих статьях:

  1. Калинин В.Г., Микова К.Д. Формирование осенних ледовых явлений на Воткинском водохранилище// Материалы Международной научно-практической конференции: «География и регион» IV. Гидрология и охрана водных ресурсов. – Пермь: Перм. ун-т., 2002. С. 83-86.
  2. Калинин В.Г., Микова К.Д. Исследование особенностей формирования осенних ледовых явлений на Воткинском водохранилище// Тезисы докладов IV Всероссийского гидрологического съезда. Секция 5. – Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2004. С. 83-85.
  3. Калинин В.Г., Микова К.Д. Оценка возможности использования физико-статистических зависимостей для прогноза ледовых явлений на Воткинском водохранилище// Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов: Материалы научной конференции. – Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2005. С. 83-85.
  4. Калинин В.Г., Микова К.Д. Закономерности весеннего разрушения ледяного покрова на Воткинском водохранилище// Проблемы географии Урала и сопредельных территорий: Материалы II межрегиональной научно-практической конференции. – Челябинск. 2006. С. 81-83.
  5. Калинин В.Г., Микова К.Д. Особенности расчета теплосодержания водных масс Воткинского водохранилища в осенний период// Географический вестник. – Пермь: Перм. ун-т., 2006. С. 73-75.
  6. Калинин В.Г., Микова К.Д. Исследование закономерностей нарастания толщины ледяного покрова на Воткинском водохранилище// Гидрология и гидроэкология Западного Урала: сб. науч. тр. – Пермь. Перм. ун-т., 2006. С.  50-54.
  7. Калинин В.Г., Микова К.Д. К вопросу об оценке физико-статистических зависимостей для прогноза осенних ледовых явлений на камских водохранилищах// Метеорология и гидрология. 2006. Вып. 12. С. 96-100.

Содержание

Перечень основных обозначений
Введение
Глава 1. Общая характеристика объекта, исходные данные и методика исследований
1.1. Характеристика Воткинского водохранилища и его водосбора
1.2. Изученность ледового режима водных объектов
1.3. Анализ исходной информации и методика исследований
Выводы
Глава 2. Особенности формирования осенних ледовых явлений на Воткинском водохранилище
2.1. Факторы ледообразования
2.2. Расчет теплосодержания водных масс для участков водохранилища
2.3. Характеристика сроков появления ледовых явлений и установления ледостава
2.4. Оценка влияния удельного теплозапаса, морфометрии и турбулентного теплообмена на процессы ледообразования
Выводы
Глава 3. Исследование нарастания и распределения толщины ледового покрова
3.1. Факторы, определяющие нарастание толщины льда
3.2. Оценка пространственно-временной динамики толщины ледового покрова
3.3. Структура льда на Воткинском водохранилище
3.4. Характеристика полыньи на верхнем участке Воткинского водохранилища
Выводы
Глава 4. Анализ процесса разрушения ледового покрова в весенний период
4.1. Факторы разрушения ледового покрова
4.2. Особенности процесса вскрытия на Воткинском водохранилище
4.3. Основные закономерности очищения ото льда водохранилища
Выводы
Глава 5. Методики краткосрочных прогнозов сроков наступления ледовых фаз и толщины льда на Воткинском водохранилище
5.1. Прогнозы сроков появления ледовых явлений и установления ледостава
5.1.1. Разработка методики прогноза по методу Л.Г. Шуляковского
5.1.2. Анализ зависимостей сроков появления ледовых явлений и установления ледостава от основных факторов
5.1.3. Оценка качества методик прогноза сроков наступления ледовых фаз
5.2. Прогнозы нарастания толщины льда
5.2.1. Методика прогноза нарастания толщины ледового покрова по корреляционным зависимостям
5.2.2. Расчет толщины снежного льда
5.2.3. Оценка качества методик прогноза толщины льда
5.3. Прогнозы сроков разрушения ледового покрова и очищения водохранилища ото льда
5.3.1. Анализ возможности использования методики С.Н. Булатова
5.3.2. Использование корреляционных зависимостей
Выводы
Заключение
Библиографический список


Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.