System-analytical simulation of the hydrochemical runoff of mountain rivers: case study of dissolved iron
- Authors: Kirsta Y.B.1,2, Puzanov A.V.1
-
Affiliations:
- Institute for Water and Environmental Problems, Siberian Branch of the Russian Akademy of Sciences
- Polzunov Altai State Technical University
- Issue: Vol 46, No 2 (2019)
- Pages: 161-171
- Section: Гидрохимия, гидробиология, экологические аспекты
- URL: https://journals.eco-vector.com/0321-0596/article/view/11621
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0321-0596462161-171
- ID: 11621
Cite item
Abstract
A water balance simulation model of seasonal and long-term flow dynamics of total dissolved iron has been developed using the example of the middle-size and smaller rivers of the Altai–Sayan highland. Model input factors and input variables included monthly precipitation and average monthly air temperatures (normalized and spatially generalized according to the regional climate model), water flows calculated for individual river basins (according to a discharge model for mountain rivers), and cartographic information on river basins and arable land area. The sensitivity of the model to natural variations of input factors was determined as the contribution of a specific factor to the variance of the observed values of hydrochemical runoff. The calculated criteria RSR = 0.57 and Nash–Sutcliffe Efficiency NSE = 0.67 indicate the good quality of the model.
Full Text

About the authors
Yu. B. Kirsta
Institute for Water and Environmental Problems, Siberian Branch of the Russian Akademy of Sciences; Polzunov Altai State Technical University
Author for correspondence.
Email: kirsta@iwep.ru
Russian Federation, 1, Molodezhnaya street, Barnaul, 656038; 46, Lenin prospect, Barnaul, 656038
A. V. Puzanov
Institute for Water and Environmental Problems, Siberian Branch of the Russian Akademy of Sciences
Email: kirsta@iwep.ru
Russian Federation, 1, Molodezhnaya street, Barnaul, 656038
References
- Беручашвили Н.Л., Жучкова В.К. Методы комплексных физико-географических исследований. Учебник для вузов. М.: Изд-во Московского ун-та, 1997. 320 с.
- Кирста Ю.Б. Пространственное обобщение климатических характеристик для горных территорий // Мир науки, культуры, образования. 2011. № 3(28). С. 330–337.
- Кирста Ю.Б. Чувствительность моделей речного стока к факторам среды и ее количественная оценка // Изв. СамНЦ РАН. 2015. Т. 17. № 6. С. 97–103.
- Кирста Ю.Б., Кирста Б.Ю. Информационно-физический закон построения эволюционных систем. Системно-аналитическое моделирование экосистем. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2014. 283 с.
- Кирста Ю.Б., Лубенец Л.Ф., Черных Д.В. Типизация ландшафтов для оценки речного стока в Алтае-Саянской горной стране // Устойчивое развитие горных территорий. 2011. № 2(8). С. 51–56.
- Кирста Ю.Б., Пузанов А.В., Ловцкая О.В., Лубенец Л.Ф. Универсальная математическая модель стока взвешенных веществ для бассейнов горных рек // Устойчивое развитие горных территорий. 2012. № 3–4 (13–14). С. 46–53.
- Кирста Ю.Б., Пузанов А.В., Ловцкая О.В., Лубенец Л.Ф., Кузняк Я.Э., Пахотнова А.Ю. Имитационная математическая модель стока средних и малых рек для горных территорий // Изв. СамНЦ РАН. 2012. Т. 14. № 1(9). С. 2334–2342.
- Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта: Учеб. пособие. М.: Астрея-2000, 1999. 764 с.
- РД 52.24.358-95. Руководящий документ. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации железа общего в водах фотометрическим методом с 1,10-фенантролином. М.: Росгидромет, 1994.
- Савичев О.Г., Иванов А.О. Атмосферные выпадения в бассейне Средней Оби и их влияние на гидрохимический сток рек // Изв. РАН. Сер. геогр. 2010. № 1. С. 63–70.
- Черных Д.В. Пространственно-временная организация внутриконтинентальных горных ландшафтов (на примере Русского Алтая). Дис. … докт. географ. наук. Томск: ТГУ, 2012. 312 с.
- Beven K., Hall J. Applied Uncertainty Analysis for Flood Risk Management. London:I mperial College Press, 2013. 500 p.
- Iooss B., Lemaitre P. A review on global sensitivity analysis methods // Uncertainty management in Simulation-Optimization of Complex Systems: Algorithms and Applications / Eds. Meloni C., Dellino G. New York: Springer, 2015. 264 p.
- Kirsta Yu.B. System-analytical modelling – Pt. I: General principles and theoretically best accuracies of ecological models. Soil-moisture exchange in agroecosystems // Ecol. Modelling. 2006. V. 191. P. 315–330.
- Koch M., Cherie N. SWAT-modeling of the impact of future climate change on the hydrology and the water resources in the upper blue Nile river basin, Ethiopia // Proc. 6th Int. Conf. Water Resour. Environ. Res. ICWRER 2013. Koblenz, Germany, 2013. P. 428–523.
- Moriasi D.N., Arnold J.G., Van Liew M.W., Bingner R.L., Harmel R.D., Veith T.L. Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulation // Transactions of the ASABE. 2007. V. 50(3). P. 885–900.
- Neitsch S.L., Arnold J.G., Kiniry J.R., Williams J.R. Soil and Water Assessment Tool. Theoretical Documentation. Version 2009. Texas: Texas Water Resour. Inst., 2011. http://swat.tamu.edu/media/99192/swat2009-theory.pdf
- Renard B., Kavetski D., Kuczera G., Thyer M., Franks S.W. Understanding predictive uncertainty in hydrologic modeling: The challenge of identifying input and structural errors // Water Resour. Res. 2010. 46. W05521.doi: 10.1029/2009WR008328
- Skahill B.E. Practice driven and state-of-the-art methods to quantify hydrologic model uncertainty. ERDC/CHL CHETN-IV-87. Vicksburg, MS, U.S.: Army Engineer Res. Development Center, 2013. 19 p.
- Song X., Zhang J., Zhan C., Xuan Y., Ye M., Xu C. Global sensitivity analysis in hydrological modeling. Review of concepts, methods, theoretical framework, and applications // J. Hydrol. 2015. V. 523. P. 739–757.
Supplementary files
