Математико-картографическое моделирование в гидрологии
Курсовой проект - География
Другие курсовые по предмету География
нтервала осреднения (сутки, часы) и по мере нарастания зарегулированности стока (т.е. превращения речного бассейна в ВХК), географические методы оценки состояния заменяются расчетными (по моделям) и измерительными.
Вторая задача, решаемая в гидрологии, - по наличию сведений в текущем состоянии ВХК сделать, прогноз его будущего состояния. При прогнозе информация о текущем состоянии применяется в качестве начальных условий.
Третья задача, решаемая в гидрологии, - с помощью прогнозной информации управлять состоянием ВХК, например, осуществлять сезонное или многолетнее регулирование речного стока. При решении задач оптимального управления, так или иначе, используют математические модели гидрологических процессов, в которые управляющие воздействия входят в виде варьируемых задаваемых функций или параметров [10].
Таким образом, во все три задачи входят математические модели, что довольно красноречиво говорит об их месте в ряду дисциплин гидрологического цикла.
Также возможно рассматривать моделирование в гидрологии, с философской точки зрения. Известно выражение о путях познания, сформулированное В.И. Лениным: От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике, таков диалектический путь познания истины, путь познания объективной реальности. Таким образом, все гидрологические дисциплины можно поместить на ту или иную ступеньку познания (например, гидрометрию - на ступеньку живого созерцания). Моделированию гидрологических процессов соответствует ступенька абстрактного мышления, когда реальный, неисчерпаемый по своей сложности гидрологический объект (процесс) сопоставлен с его моделью (не обязательно математической, хотя чаще всего именно с ней). И эта модель будет отражать наиболее важные стокоформирующие факторы независимо от второстепенных (с точки зрения конкретной гидрологической задачи) обстоятельств [10].
2.2 Использование гидрологической информации в практической деятельности
Неотъемлемой частью жизни человека является вода. Она используется как для пищевых нужд, так и для промышленности, сельского хозяйства, в транспортных целях и т.д. Этим и обусловлена необходимость использования информации о водных объектах в практической деятельности человека. Ниже будут перечислены примеры использования гидрологических характеристик в различных отраслях народного хозяйства (прил. Б).
Характеристики среднего годового стока: для водоснабжения определяют водообеспеченность отдельных районов; в гидроэнергетике используются для оценки выработки электроэнергии; в речном транспорте определяют класс судоходности рек, также они учитываются при расчёте грузоподъёмности судов; в рыбном хозяйстве определяют показатели рыбопродуктивности водохранилищ.
Характеристики минимального (летнего, зимнего) стока: для водоснабжения определяют гарантированную отдачу систем водоснабжения; в гидроэнергетике используется в расчётах объёма водохранилищ при сезонном регулировании; в речном транспорте определяют затраты на обеспечение судоходности рек; для охраны вод - это основа планирования водоохранных мероприятий и очистных сооружений; в мелиорации же их используют в расчётах оросительной сети.
Характеристики весеннего половодья: в гидроэнергетики используются в расчётах условий пропуска половодий через гидротехнические сооружения; для сельского хозяйства они определяют защитные мероприятия от затопления и подтопления сельхоз угодий; в строительном проектировании используются для оценки капитальных затрат и ущербов; для мелиорации характеристики необходимы в расчётах осушительной сети; в рыбном хозяйстве регулируют уровенный режим в период нереста.
Характеристики дождевых паводков определяют расположение зон водоопасности в строительном проектировании, а даты вскрытия и замерзания рек определяют сроки навигации речного транспорта.
2.3 Основные гидрологические характеристики, используемые при моделировании
Любой водный объект и его режим могут быть описаны с помощью определённого набора гидрологических характеристик, которые можно разделить на несколько групп.
.Характеристики водного режима: уровень воды (H, м в Балтийской системе высот (БС) или см над 0 поста), скорость течения (v, м/с), расход воды (Q, м3/с), сток воды за интервал времени ?t (W, м3, км3), уклон водной поверхности (I, величина безразмерная) и т.д.
2.Характеристики теплового режима: температура воды, снега, льда (T, оC), теплосодержание водного объекта или тепловой сток за интервал времени ?t (?, Дж) и т.д.
3.Характеристики ледового режима: сроки наступления и окончания различных фаз ледового режима (замерзания, ледостава, таяния, вскрытия, очищения ото льда), толщина ледяного покрова, сплочённость льдов и т.д.
4.Характеристики режима наносов: содержание в воде взвешенных наносов или мутность воды (s, кг/м3), расход наносов (R, кг/с), распределение наносов по фракциям (крупности) и т.д.
5.Характеристики формы и размера водного объекта: его длина (L, м, км), ширина (B, м, км), глубина (h, м) и т.д.
Кроме того, к числу гидрологических обычно относят такие очень важные для описания любого водного объекта характеристики, как гидрохимические - минерализацию воды (M, мг/л) или её солёность (S, ‰), содержание отдельных ионов солей, газов, загрязняющих веществ и др.; гидрофизические