Ймовірнісно-прогностичний метод для визначення меженних витрат води річок Південного Бугу, Причорномор’я та Нижнього Дніпра
Анотація
Меженний стік формується за рахунок виснаження як запасів ґрунтових вод, так і руслових запасів, які ще залишаються у річковій мережі, озерах та болотах після припинення подачі поверхневих тало-дощових вод весняного водопілля. Але природний режим меженного стоку може бути порушений через антропогенне втручання у руслі річки чи на водозборі, впливу зміни клімату, у зв’язку з дефіцитом опадів, у поверхневому і підземному стоці та формуванням гідрологічних посух з нестачею природної води. Саме досліджувана територія перебуває в зоні суттєвого ризику внаслідок дефіциту водних ресурсів, формування екстремально низького стоку у меженний період, що потребує його визначення і прогнозування. В роботі обґрунтовано ймовірнісно-прогностичний метод для прогнозування меженних витрат води (літнього, осіннього та зимового періодів). В його основу покладено побудову регіональних залежностей середньодекадних модулів стоку від попередніх витрат води для груп басейнів річок Південного Бугу, Причорномор’я та Нижнього Дніпра (з урахуванням кліматичних закономірностей розподілу опадів територією) та встановлення ймовірнісних характеристик меженних витрат води у багаторічному періоді. В цілому методика територіальних короткострокових прогнозів середньодекадних витрат води меженного літнього, осіннього та зимового стоку річок оцінюється як задовільна при забезпеченості допустимої похибки від 70 до 97 %, при числі членів ряду понад 500 точок. Для визначення забезпеченості прогнозних величин середньодекадних витрат води літньої, осінньої та зимової межені встановлений емпіричний розподіл середньомісячних витрат води в сезони межені для груп річок басейнів Південного Бугу, Причорномор’я та Нижнього Дніпра. Для оцінки розмірів очікуваної межені у кожному році запропоновано представляти прогнозні величини витрат води на підставі карто-схем модулів меженного стоку, а також їх ймовірнісних величин. Такі карто-схеми прогнозних модулів меженних витрат води дозволяють здійснити просторовий моніторинг та оцінити ступінь маловоддя на річках в цілому всього досліджуваного регіону, включаючи й ті річки, по яких спостереження за стоком відсутні. Карто-схеми ймовірнісних характеристик меженних витрат води дають можливість оцінки виникнення низького стоку, навіть при досягненні його значень близьких до екологічних витрат води, що є критичним показником для функціонування екосистеми річки.
Завантаження
Посилання
WMO. (1997). Guide to hydrological practice. Data collection and processing, analysis, forecasting and other applications (5, 843).
WMO. (2012). Guide to hydrological practice. Water resources management and practice of application of hydro-logical methods (6(2), 324). Available at: https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_ display&id=14371#. YpN710pBzIU
Khilchevsky, V.K., Obodovsky, O.G. (Eds.). (2008). General hydrology: a textbook. Kyiv: CPI “Kyiv. un-t. Available at: https://uhe.gov.ua/sites/default/files/2018-07/REP000 0672.PDF
Gorbacheva, L.O. (2010). Hydrology: a textbook for higher education. Kyiv: NPU Publishing House Dragomano-va.
Yushchenko, Yu.S. (2017). General hydrology: a textbook. Chernivtsi: Chernivtsi National University. Available at: http://odnb.odessa.ua/vnn/book/2832
Thomas Stocher (2013). Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Working Group I contribution to the IPCC Fifth Assesment Report. University of Bern, Switzerland.
Lyalko, V.I., Elistratova, L.O., Apostolov, O.A. (2014). Using terrestrial and space monitoring data to analyze cur-rent climate change in Ukraine. Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth, 1, 20-24. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ukjdzz_2014_1_7
Pisarenko, V.M., Pisarenko, P.V., Pisarenko, V.V., Gorb, O.O., Chaika, T.O. (2019). Droughts in the context of climate change in Ukraine. Bulletin of the PDAA, 1, 134-146. Available at: https://doi.org/10.31210/visnyk2019.01.18
Martazinova, V.F., Shcheglov, A.A. (2018). The nature of extreme precipitation at the beginning of the XXI century in Ukraine. Ukrainian Hydrometeorological Journal, 22, 36-45. Available at: https://doi.org/10.31481/uhmj.22.2018.04
Savchuk, S.V., Yuvchenko, N.M., Timofeev, V.E. (2018). Zoning of Ukraine on the influence of extreme values of max-imum air temperature in warm and cold periods of the year. Ukrainian Hydrometeorological Journal, 22, 46-56. Available at: https://doi.org/ 10.31481/uhmj.22.2018.05.
Khokhlov, V.M., Sirichenko, K.S., Umanskaya, O.V. (2017). Impact of climate change on periods of cold weather in Ukraine. Bulletin of Odessa State Ecological University, 22, 39-44. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vodeu_2017_22_7
Loboda, N.S., Gopchenko, E.D. (2004). Water resources of Ukraine in connection with climatic conditions. Ukraine: geographical problems of sustainable development: a collection of scientific papers of the ninth con-gress of the Ukrainian Geographical Society, 3, 144-146.
Loboda, N.S. (2011). The impact of climate change on the water resources of Ukraine (modeling and forecasts based on climate scenarios). Global and regional climate change, 340-351. Available at: http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/3771
Loboda, N.S., Serbova, Z.F., Bozhok, Yu.V. (2014) The impact of climate change on Ukraine's water resources in current and future conditions (according to the scenario of global warming A1B). Ukrainian Hydrometeorological Journal, 15, 149-159. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Uggj_2014_15_23
Grebin, V.V. (2010). Modern water regime of rivers of Ukraine (landscape-hydrological analysis). Kyiv: Nika-Center.
Rakhmatullina, E.R., Grebin, V.V. (2017). Future trends of changes in the characteristics of the hydrological regime of the rivers of the Southern Bug basin in winter. Ukrainian Hydrometeorological Journal, 20, 91-98. Available at : https://doi.org/10.31481/uhmj.20. 2017.11.
Grebin, V., Mudra, K. (2018). Forecasting the runoff on rivers of the Dniester river basin according to the REMO numeric climatic model. World science, № 9(37), 26-32. Available at: https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30092018/6131.
Gorbacheva, L.O. (2014). Assessment of possible future changes in the water flow of rivers of Ukraine (in the mid-dle of the XXI century). Problems of material culture. Geographical sciences, 89-94. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/92902
Ovcharuk, V.A., Gopchenko, E.D. (2022). Engineer substantiation of estimated characteristics of maximum rivers runoff during floods under climate change, Editor(s): Sughosh Madhav, Shyam Kanhaiya, Arun Srivastav, Vi-rendra Singh, Pardeep Singh,Ecological Significance of River Ecosystems, 18, 351-382. Available at: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85045-2.00018-2.
Bolbot, G.V. (2019). Estimation of long-term fluctuations of the minimum water consumption of the rivers of the Seversky Donets basin. Hydrology, hydrochemistry and hydroecology, 3 (54), 31-33. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/glghge_2019_3_12
Reshetchenko, S., Dmitriiev, S., Cherkashyna, N., Goncharova, L. (2020). Climate indicators of changes in hydro-logical characteristics (a case of the Psyol river basin). Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, series "Geology. Geography. Ecology", 53, 176-189. Available at: https://doi.org/10.26565/2410-7360-2020-53-12
Gorbacheva, L.O. (2015). Modern intra-annual distribution of water runoff of rivers of Ukraine. Ukrainian Geo-graphical Journal, 3, 16-23. Available at: https://doi.org/10.15407/ ugz2015.03.016
Semenova, I.G., Pol'ovyy, A.M. (2020). Forecast forecast of droughts of the warm season on the territory of Ukraine in 2021-2050. Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, series "Geology. Geography. Ecology", 53, 190-200. Available at https://doi.org/10.26565/2410-7360-2020-53-13
Tallaksen, L.M., Van Lanen, Henny. (2004). Hydrological Drought: Processes and Estimation Methods for Stream-flow and Groundwater.
Ovcharuk, V.A., Kushchenko, L.V., Prokofiev, O.M., Goptsiy, M.V., Andreevskaya, G.M. (2021). Minimal and ecologi-cal runoff of rivers in the zone of insufficient water content of Ukraine. Environmental sciences, 2 (35), 30-36. Available at: https://doi.org/10.32846/ 2306-9716/2021.eco.2-35.5
Kushchenko, L.V. (2021). Research of water deficits and drought indices for the zone of insufficient water content of Ukraine. Hydrology, hydrochemistry and hydroecology, 4 (62), 34-46. Available at: https://doi.org/10.17721/2306-5680.2021.4.3
Tabari H., Nikbakht J., Hosseinzadeh T.P. (2013). Hydrological drought assessment in Northwestern Iran based on streamflow drought index (SDI). Water Resources Management, 27 (1), 137–151. Available at: https://doi.org/10.1007/s11269-012-0173-3
Kochelaba, E.I., Okorsky, V.P., Sosedko, M.N. (1990). Mathematical modeling of the processes of flood runoff for-mation on the territory of Polissya, taking into account thaw phenomena. Works of UkrNIGMI, 235, 3-18.
Shakirzanova, J.R., Dokus, A.O. (2021). Long-term forecasting of the characteristics of spring floods in the basin of the Southern Bug. Odesa: FOP Bondarenko MO. Available at: http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/9674
Shakirzanova Z.R., Dokus A.A. (2022). Territorial long-term forecasting of hydrological characteristics of spring floods of lowland rivers. Ecological Significance of River Ecosystems, 17, 325-350. Available at: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85045-2.00020-0
Popov, E.G. (1958). Hydrological forecasts. Leningrad: Hydrometeorological Publishing House.
Apollov, B.A., Kalinin, G.P., Komarov, V.D. (1960). Hydrological forecasts. Leningrad: GIMIZ.
Bodwell, V. J. (1971). Regression analysis of non-linear catchment systems. Water Resources Research, 7, 1118–1125 Available at: https://doi.org/10.1029/WR007i005p01118
Wright, C.E. (1975). Monthly Catchment Regression Models: Thames Basin. Central Water Planning Unit, Tech-nical, 8, 32.
International Association of Hydrological Sciences. (1974). Proceedings of the International Symposium on Flash Floods – Measurements and Warning.
Operational Hydrology. (1990). World Hydrological Models for Water-Resources System Design and Operation (34). Geneva: Meteorological Organization. Available at: https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=8846# .YpPUA0pBzIU
Burnash, R.J.C., Ferral, R.L., McGuire R.A. (1973). A Generalized Streamflow Simulation System: Conceptual Modelling for Digital Computers. National Weather Service and State of California Department of Water Re-sources, 69.
Gerlinger, K., Demuth, N. (2011). The flood forecast model LARSIM application experience and evaluation of op-erational runoff forecasts in the Moselle basin. 2011. Retrieved from http://www.watlab.be/en/events/files
Abbott, M.B., Bathurst, J.C., Cunge J.A. (1986). An Introduction to the European Hydrological System ‒ Systeme Hydrologique Europeen. "SHE," 2: Structure of a Physically-Based, Distributed Modelling System. Journal of Hy-drology, 87, 61-77. Available at: 10.1016/0022-1694(86)90114-9
Wigmosta, M.S., Vail, L., Lettenmaier, D.P. (1994). A distributed hydrology-vegetation model for complex terrain. Water Resources Research, 30, 1665-1679. Available at: https://www.uvm.edu/~bwemple/HydroModel/DHSVM/Wigmosta_etal1994.pdf
Wilke, K., Rademacher, S. (2002). Operationelle Wasserstands – und Durchflussvorhersagen im Rheingebiet. Oper-ational forecast of water level and runoff in Rhine Catchment. Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, 54, 9-10.
Reichel, G. (2001). FluxDSS und FLORIS2000 – ein leistungsfähiges Paket zur Modellierung der Fließvorgänge in komplexen Systemen. Österreichische Wasserwirtschaft, 53, 5-6.
Kobold, M., Suselj, K., Polajnar, J. (2008). Calibration techniques used for HBV hydrological model in Savinja catchment. Conference abstracts XXIV-th of the Danubian countries on hydrological forecasting and hydrological bases of water management, 14.
User guide of MIKE 11. (2012). A Modelling System for River and Channels (2, 204).
Ninov, P., Ribarova, I., Nikolaidis, N. (2006). Hydrological calibration scenarios of the HSPF model for the upper Iskar basin. Conference abstracts XXIII of the Danubian countries on hydrological forecasting and hydrological bases of water management, 59.
Parey, S., Gailhard, J. (2022). Extreme Low Flow Estimation under Climate Change. Atmosphere, 13, 164. Availa-ble at: https://doi.org/10.3390/atmos13020164
Hristyuk, B.F. (2014). Short-term forecasting of water levels in the Kili branch of the Danube. Energetika, 60 (1), 69-75. Available at:
Semenova, I., Ovcharuk, V., Shakhirzanova, J. (2014). On use of drought indexes in modeling hydrological process-es. Geoconference on Water Resources: Hydrology and Water Resources, 1, 503–510. Available at: https://doi.org/10.5593/SGEM2014/B31/S12.065
Ovcharuk, V., Gopchenko, E., Kichuk, N., Shakirzanova, Z., Kushchenko, L., Myroschnichenko, M. (2020). Extreme hydrological phenomena in the forest steppe and steppe zones of Ukraine under the climate change, Proc. IAHS, 383, 229–235. Available at: https://doi.org/10.5194/piahs-383-229-2020
Hrebin, V.V., Mokin, V.B., Stashuk, V.A. (2013). Methods of hydrographic and water management zoning of the terri-tory of Ukraine in accordance with the requirements of the Water Framework Directive of the European Union. Kyiv: Interpress LTD.
State Water Cadastre. (2017). Long-term data on the regime and resources of land surface waters (for 2011-2015 and the entire observation period) (Part 1. Rivers. V. 1. Basins of the Western Bug, Danube, Dniester, Southern Bug, 465). Kyiv.
Boyko, V.M., Kulbida, M.I., Adamenko, T.I. (2010). Use of geoinformation technologies in operational hydromete-orology. Hydrology, hydrochemistry, hydroecology, 18, 25-30.
Shakirzanova, Zh. R., Pogorelova, M.P., Mostiy, A.S., Blaga, A.O., Stratiychuk, O.V. (2021). Methodology for fore-casting the seasonal boundary runoff of rivers of the South of Ukraine to ensure sustainable water use. Second All-Ukrainian Hydrometeorological Congress: abstracts, 109-110. Available at: http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/9319/1/ Lo-bodaNS_OvcharukVA_ShakirzanovaJR_Proceedings_Hydrometeorological_congress_2021_71-72.pdf
Shakirzanova, Zh.R. (2010). Long-term hydrological forecasts: Lecture notes. Odesa: TPP Publishing House. Available at: http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/98/1/ShakirzanovaZhR_Dovgostrokovi_gidrologichni_
prognozy_KL_2010.pdf
Prokofiev, O.M., Goncharova, L.D. (2021). Climatic and geographical features of precipitation distribution on the territory of Ukraine in the autumn period. Environmental sciences, 2 (35), 94-98. Available at: http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/9156
Goncharova, L.D., Prokofiev, O.M., Reshetchenko, S.I., Chernichenko, A.V. (2021). Influence of atmospheric macro-processes on the spatial distribution of precipitation on the territory of Ukraine in the spring season. Ukrainian Hydrometeorological Journal, 27, 5-15. Available at: http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/8991/1/uhmj_27_2021_5.pdf
Ukrainian Hydrometeorological Center. (2015). Guidance document. Evaluation of the quality of methodology and accuracy (validity) of forecasts of land surface water regime. Kyiv.
A guide to determine the calculated hydrological characteristics (1984). Hydrometeorological publishing house: Leningrad.
