Системно-аналитическое моделирование гидрохимического стока горных рек на примере растворенного железа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На примере средних и малых рек Алтае-Саянской горной страны разработана имитационная балансовая модель сезонной и многолетней динамики стока общего растворенного железа. Входные факторы и переменные модели следующие: месячные осадки и среднемесячные температуры воздуха, нормированные и пространственно обобщенные по модели регионального климата; водные стоки, рассчитываемые для отдельных ландшафтов в речных бассейнах по модели водного стока горных рек; картографическая информация по речным бассейнам, площадь пашни. Определена чувствительность модели к природным вариациям входных факторов как вклад конкретного фактора в дисперсию наблюдаемых величин гидрохимического стока. Рассчитанные критерии RSR = 0.57 и Нэша–Сатклиффа NSE = 0.67 соответствуют хорошему качеству модели.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. Б. Кирста

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова

Автор, ответственный за переписку.
Email: kirsta@iwep.ru
Россия, 656038, Барнаул, ул. Молодежная, 1; 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46

А. В. Пузанов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук

Email: kirsta@iwep.ru
Россия, 656038, Барнаул, ул. Молодежная, 1

Список литературы

  1. Беручашвили Н.Л., Жучкова В.К. Методы комплексных физико-географических исследований. Учебник для вузов. М.: Изд-во Московского ун-та, 1997. 320 с.
  2. Кирста Ю.Б. Пространственное обобщение климатических характеристик для горных территорий // Мир науки, культуры, образования. 2011. № 3(28). С. 330–337.
  3. Кирста Ю.Б. Чувствительность моделей речного стока к факторам среды и ее количественная оценка // Изв. СамНЦ РАН. 2015. Т. 17. № 6. С. 97–103.
  4. Кирста Ю.Б., Кирста Б.Ю. Информационно-физический закон построения эволюционных систем. Системно-аналитическое моделирование экосистем. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2014. 283 с.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта: Учеб. пособие. М.: Астрея-2000, 1999. 764 с.
  9. 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.
  10. 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.
  11. Черных Д.В. Пространственно-временная организация внутриконтинентальных горных ландшафтов (на примере Русского Алтая). Дис. … докт. географ. наук. Томск: ТГУ, 2012. 312 с.
  12. Beven K., Hall J. Applied Uncertainty Analysis for Flood Risk Management. London:I mperial College Press, 2013. 500 p.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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
  18. 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
  19. 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.
  20. 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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Картосхема расположения 34-х модельных речных бассейнов Алтае-Саянской горной страны.

Скачать (802KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Непрерывная кусочно-линейная функция H (X1, X2, Y1, Y2, Z1,Z2, X) из трех линейных фрагментов с произвольно меняемыми параметрами (уравнение (1)).

Скачать (64KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Поперечный разрез речного бассейна и схема определения его среднего поперечного уклона K i по средним высоте (h) и ширине (L).

Скачать (80KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость стока общего растворенного железа (г/с) от гипотетически разного поперечного уклона речного бассейна и нормированных на свое среднемноголетнее значение осадков для верховья р. Катунь (створ с. Тюнгур): а – зимняя межень (осадки за месяцы IX–XI предшествующего года), б – весенне-летнее половодье (осадки за месяцы IV–VIтекущего года), в – летняя межень (осадки за месяцы VII–VIII), г – осенняя межень (осадки за месяцы IX–XI).

Скачать (799KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019