Почаєвець Олена Олександрівна Просторово-часова динаміка мінімального стоку річок басейну Тиси в межах України : Почаевець Елена Александровна Пространственно-временная динамика минимального стока рек бассейна Тисы в пределах Украины Pochaevets Olena Oleksandrivna Spatio-temporal dynamics of the minimum runoff of rivers of the Tisza basin within Ukraine

Краткое описание

Почаєвець Олена Олександрівна, провідний інженер НДС гідроекології і гідрохімії, Київський національний університет імені Тараса Шевченка. Назва дисертації: «Просторово-часова динаміка мінімального стоку річок басейну Тиси в межах України». Шифр та назва спеціальності 11.00.07 гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія. Спецрада К 26.001.22 Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Кваліфікаційна наукова
праця на правах рукопису
ПОЧАЄВЕЦЬ ОЛЕНА ОЛЕКСАНДРІВНА
УДК 556.167:556.5:528.8
ДИСЕРТАЦІЯ
ПРОСТОРОВО-ЧАСОВА ДИНАМІКА МІНІМАЛЬНОГО СТОКУ РІЧОК
БАСЕЙНУ ТИСИ В МЕЖАХ УКРАЇНИ
11.00.07 – гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія
Подається на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук.
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей, результатів і
текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело
Почаєвець О.О.
Науковий керівник – Ободовський Олександр Григорович, доктор географічних
наук, професор
Київ – 2020

ЗМІСТ
ВСТУП................................................................................................................................ 21
РОЗДІЛ 1 ДОСЛІДЖЕННЯ МІНІМАЛЬНОГО СТОКУ .............................................. 27
1.1. Терміни та визначення............................................................................................... 27
1.2. Історія розвитку та підходи до дослідження мінімального стоку......................... 31
1.2.1. Коротка історія дослідження мінімального стоку води річок............................ 31
1.2.2. Картування просторового розподілу мінімального стоку по територій. ........... 33
1.3. Дослідження мінімального стоку річок України..................................................... 34
1.4. Висновки до розділу 1................................................................................................ 40
РОЗДІЛ 2 ПРИРОДНІ УМОВИ ТА ЧИННИКИ ФОРМУВАННЯ МІНІМАЛЬНОГО
СТОКУ НА ТЕРИТОРІЇ БАСЕЙНУ ТИСИ.................................................................... 41
2.1. Геологічна будова та рельєф..................................................................................... 41
2.2. Гідрогеологічні умови території басейну Тиси....................................................... 44
2.3. Кліматичні умови території басейну Тиси .............................................................. 47
2.4. Характеристика ґрунтів ............................................................................................. 54
2.5. Вплив господарської діяльності на умови формування мінімального стоку ...... 55
2.6. Висновки до розділу 2................................................................................................ 61
РОЗДІЛ 3 РОЗРАХУНКИ ТА ОЦІНКА МІНІМАЛЬНОГО СТОКУ ВОДИ РІЧОК
БАСЕЙНУ ТИСИ В МЕЖАХ УКРАЇНИ ....................................................................... 63
3.1. Вихідні дані................................................................................................................. 63
3.2. Внутрішньорічний розподіл середнього багаторічного стоку води ..................... 72
3.3. Перевірка на однорідність часових рядів мінімального стоку води річок басейну
Тиса ..................................................................................................................................... 84
19
3.4. Оцінка мінливості мінімальних за 7 діб витрат води річок басейну Тиси в межах
України ............................................................................................................................... 88
3.5. Багаторічні коливання мінімальних витрат води за 7-денний період .................. 94
3.6. Висновки до розділу 3................................................................................................ 99
РОЗДІЛ 4 ОЦІНКА ЗВ'ЯЗКІВ МІНІМАЛЬНОГО СТОКУ ВОДИ З
ВИЗНАЧАЛЬНИМИ ФАКТОРАМИ ............................................................................ 101
4.1. Розрахункові характеристики мінімальних витрат води за 30 та за 7 діб заданої
забезпеченості.................................................................................................................. 101
4.2. Зв’язки мінімальних витрат води за 7 діб з 30 денними мінімальними витратами
води ................................................................................................................................... 112
4.3. Співвідношення середнього і мінімального стоку води за 7 діб річок............... 118
4.4. Емпіричні регіональні залежності мінімального стоку з визначальними
факторами......................................................................................................................... 123
4.5. Висновки до розділу 4.............................................................................................. 128
РОЗДІЛ 5 ПРОСТОРОВИЙ РОЗПОДІЛ МІНІМАЛЬНОГО СТОКУ ВОДИ РІЧОК
БАСЕЙНУ ТИСИ В МЕЖАХ УКРАЇНИ ..................................................................... 130
5.1. Передумови побудови сучасних картосхем модуля мінімального стоку води для
річок басейну Тиси.......................................................................................................... 130
5.2. Обґрунтування необхідності побудови сучасних картосхем мінімальних за 30
діб витрат води 80% забезпеченості для літньо-осінньої та зимової межені ........... 131
5.3. Методичні підходи до побудови картосхем мінімального стоку води .............. 138
5.3.1. Загальні методичні підходи створення картосхем модулів стоку води. ......... 138
5.3.2. Методичні підходи до побудови картосхеми розподілу модуля мінімального
стоку води для гірських районів.................................................................................... 140
5.4. Аналіз сучасних картосхем модуля мінімального стоку води для річок басейну
Тиси................................................................................................................................... 143
5.5. Побудова картосхем модуля мінімального за 7 діб стоку води .......................... 147
20
5.6. Висновки до розділу 5.............................................................................................. 149
ВИСНОВКИ..................................................................................................................... 151
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ....................................................................... 154
ДОДАТКИ………………………………………………………………………………168

Список литературы

ВИСНОВКИ
1. При розгляді проблематики досліджень мінімального стоку було
встановлено, що існують значні розбіжності у визначеннях для описання періодів
мінімального стоку та основних розрахункових величин, як у вітчизняних, так і
закордонних вчених. Тому значна увага була приділена врахуванню генетичних
особливостей формування мінімального стоку, що представлено у вигляді
алгоритму виконання досліджень. Виявлено, що основними факторами на території
басейну Тиси, які визначають особливості формування мінімального стоку річок є
геологічна будова, кліматичні умови, гідрогеологічні умови, кліматичні умови,
ґрунти та рослинність та господарська діяльність.
2. Обґрунтовано вибір розрахункового періоду для оцінювання мінімального
стоку річок басейну Тиси тривалістю 7 діб на основі аналізу гідрографів стоку води
та опадів.
3. За внутрішньорічним розподілом стоку води виділено 2 райони - західний та
східний. Межа цих районів проходить по басейну р.Ріка. Встановлено, що на річках
східного району на весняний сезон припадає 38,9% стоку, на літній - 27,5%, на
осінній - 19,0%, а лімітуючим сезоном є зима – 14,6%. Для західного району частка
весняного стоку складає 40,4%, літнього - 18,2%, осіннього (лімітуючого сезону) –
16,7% та зимового 24,7%.
4. Перевірка рядів мінімальних витрат води за 1 добу, 7 та 30 діб уцілому
засвідчила часову їх однорідність. За параметричним критерієм Стьюдента гіпотеза
про однорідність не спростовується у 95,5% випадків для мінімального стоку 30 діб
та більше як 81% випадків для рядів мінімального стоку за 1 та 7 діб. За критерієм
Фішера всі ряди у більше як 90% є однорідними. За непараметричним критерієм
Вількоксона найбільш однорідними вважаються ряди за 30 діб – 95,5% випадків.
Оцінка мінливості мінімального стоку річок басейну Тиси засвідчила, що
коефіцієнт варіації Cv для літньо-осінньої межені коливається в межах 0,28-0,68.
Середнє значення – 0,44. Найбільші значення відносяться до малих водозборів
воднобалансової станції в басейні р.Ріка. Щодо зимової межені, то коефіцієнти
152
варіації коливаються від 0,3 до 0,67, середнє значення становить 0,45. Засвідчено,
що із урахуванням співвідношення Cv/Cs на річках басейну спостерігається
помірно-асиметричний розподіл. Встановлено зменшення коефіцієнтів варіації з
висотою для зимової та літньо-осінньої межені для мінімальних витрат води за 7 діб.
5. Характеристика багаторічних коливань мінімального стоку показала
відсутність завершених циклів водності. Зміна періодів пониженої та підвищеної
водності мінімальних витрат води відбувається досить неоднорідно по території
басейну. Вцілому для річок басейну Тиси прослідковуються синхронні та асинфазні
коливання мінімального стоку води за 7 діб. Виявлено, що річки західного району
знаходяться в маловодній фазі, а східного – здебільшого в багатоводній.
6. Для східного та західного районів отримані розрахункові забезпеченості
мінімального стоку води за 7 діб та визначені перехідні коефіцієнти та рівняння
регресії між витратами 80% забезпеченості та заданими ймовірностями
перевищення (75%, 80%, 95% та 97%) для зимової та літньо-осінньої меженей.
Проаналізовано зв`язки між мінімальними витратами води за 7 і за 30 діб.
Встановлено, що найбільш тісні зв’язки спостерігаються для мінімальних витрат
води літньо-осінньої межені як для річок східного, так і західного району.
7. Встановлено, що мінімальні витрати води за 7 діб літньо-осінньої та зимової
меженей знаходяться в тісних зв’язках з середніми багаторічними витратами води.
Для східного району коефіцієнти кореляції цих зв’язків складають r = 0.98 - 0.99 для
зимової та літньо-осінньої межені. Для річок в межах західного відмічені також тісні
зв’язки - r = 0.93- 0.95.
Аналіз емпіричних залежностей мінімального стоку з визначальними
факторами засвідчив, що мінімальні витрати води за 7 діб зростають з площею
водозбору. Для малих річок (до 1000 км2) зв’язок витрати води з площею водозбору
є більш тісним, ніж для великих річок. Для східного району встановлено, що зв’язки
між глибиною ерозійного врізу та модулями мінімального стоку води за 7 діб більш
тісні для східного району (для зимової межені r=0,81, а для літньо-осінньої r=0.72).
Помітна тенденція до зростання модуля стоку зі збільшенням глибини ерозійного
врізу русел досліджуваних річок. Поміж тим виявлено, що значення мінімального
153
модуля стоку за 7 діб збільшуються зі зростанням висоти водозбору. Найменший
вплив на формування мінімального стоку мають похили річки.
8. Для підтвердження необхідності створення сучасних картосхем
мінімального стоку було проведено оцінку зміни мінімальних витрат води за два
періоди. Перший - від початку спостережень по 1975 року, другий – по 2015 рік.
Встановлено, що середнє багаторічне значення мінімальної витрати води за 30 діб
змінилося порівняно з 1975 роком від -25% до +42% для літньо-осінньої межені, в
межах -25% до +29% в зимовий період.
9. Створені актуальні картосхеми в середовищі QGIS та візуалізовані у вигляді
ізоліній модуля мінімального стоку за 30 та за 7 діб 80% забезпеченості. Картосхеми
модулів мінімального стоку води за 7 діб уцілому повторюють просторовий
розподіл модулів мінімального стоку води за 30 діб. Для всіх картосхем проведена
оцінка достовірності їх побудови. Коефіцієнти кореляції між фактичними та
розрахованими за картосхемами значеннями мінімальних модулів стоку
перевищують r=0.97%, а лінії зв’язку лежать на лінії рівних значень, що
підтверджує можливість їх використання для подальших розрахунків мінімального
стоку невивчених територій.