ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ БАЗИСНОГО СТОКА ДЛЯ БАССЕЙНА РЕКИ БЕЛОЙ, РОССИЯ
Ключевые слова:
метод выделения базисного стока, речной сток, поверхностный сток, коэффициент эффективности модели Нэша - Сатклиффа, критерий Клинга-Гупты
Аннотация
Истощение водных ресурсов рек, связанное с антропогенным воздействием, диктует о необходимости выбора наиболее эффективного научно-обоснованного подхода расчленения гидрографа для понимания основных источников питания в меженный период. Определение основных источников питания реки в период межени позволит проводить наиболее точное нормирование количественного использования водных ресурсов рек для предотвращения деградации речной экосистемы и ущерба хозяйственным комплексам. В данной работе представлены результаты использования 7 методов расчленения гидрографа. Объектом исследования является речная сеть бассейна реки Белой. Материалом исследования послужили многолетние данные наблюдений за среднесуточным расходом воды с 10 гидрологических постов. Исходя из результатов сравнительного анализа, метод Eckhardt является наиболее эффективным методом расчленения гидрографа и может быть рекомендован для использования для всей речной сети бассейна реки Белой.
Литература
1. Poff N.L., Allan J.D., Bain M.B., Karr J.R., Prestegaard K.L., Richter B.D., Sparks R.E., Stromberg J.C. The natural flow regime. Bioscience, 1997, 47, рр. 769-784.
2. Барышников Н.Б. Антропогенное воздействие на саморегулирующуюся систему бассейн речной поток - русло. СПб.: РГГМУ, 1999. 218 с.
3. Дубинина В.Г., Жукова С.В. Оценка возможных последствий строительства Багаевского гидроузла для экосистемы Нижнего Дона // Рыбное хозяйство. 2016. № 4. С. 20-30.
4. Дубинина В.Г., Никитина О.И. Об учете экологического фактора при управлении водными ресурсами водохранилищ. Водохранилища Российской Федерации: современные экологические проблемы, состояние, управление: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (г. Сочи, 23-29 сентября 2019 г.). Новочеркасск: Лик, 2019. С. 80-87.
5. Никитина О.И. Влияние регулирования стока на водные экосистемы бассейна амура и меры по их сохранению: дис. … канд. геогр. наук. Москва, 2021. 147 с.
6. Сучкова К.В. Моделирование генетических составляющих речного стока на водосборе Можайского водохранилища: дис. … канд. геогр. наук. Москва, 2021. 157 с.
7. Фащевский Б.В., Походня Г.В., Шевелюк Л.Н., Шулика Л.Г. Руководство по оценке экологически допустимых изменений водного режима рек. Минск: изд-во ЦНИИКИВР, 1993. 19 с.
8. Левин А.П., Терехин А.Т. Метод расчета экологически допустимых уровней воздействия на экосистемы // Водные ресурсы. 1997. № 3. С. 328-335.
9. Дубинина В.Г. Методические основы экологического нормирования безвозвратного изъятия речного стока и установления экологического стока (попуска). М.: Экономика и информатика, 2001. 118 с.
10. Иофин З.К. Экологическая обоснованность остаточного минимального расхода воды // Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов: Материалы научной конференции. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2005. С. 80-83.
11. Маркин В.Н. Оценка экологически допустимого стока малых рек // Мелиорация и водное хозяйство. 2005. № 6. С. 8-11.
12. Маркин В.Н. Раткович Л.Д., Соколов С.А. Внутригодовое распределение экологического стока малых рек. М., Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2015. 77 с.
13. Данилов-Данильян В.И., Болгов М.В., Дубинина В.Г., Ковалевский В.С., Кочарян А.Г., Новикова Н.М. Оценка допустимых изъятий стока в бассейнах малых рек: основные методические положения // Водные ресурсы. 2006. Т. 33, № 2. С. 224-238.
14. Методические указания по разработке правил использования водохранилищ (утверждены приказом Минприроды России от 26 января 2011 г. № 17). [Электронный ресурс]. 2011. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/902260669 (дата обращения: 20.11.2023).
15. Hall F.R. Base-flow recessions-A review // Water Resour. Res. 1968. 4 (5). Pр. 973-983.
16. Виссмен У. Введение в гидрологию. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979. 470 с.
17. Tallaksen L.M. A review of baseflow recession analysis // Journal of Hydrology. 1995. 165. Pр. 349-370.
18. Eckhardt K. A comparison of baseflow indices, which were calculated with seven different baseflow separation methods // J. Hydrol. 2008. 352 (1-2). Pр. 168-173.
19. Price K. Effects of Watershed Topography, Soils, Land Use, and Climate on Baseflow Hydrology in Humid Regions. A Review // Progress in Physical Geography. 2011. 35 (4). Pр. 465-92.
20. Liu XY, Xie FF. Spatial-temporal differentiation of base flow in Nujiang river basin based on digital filtering method // Water Resource and Protection. 2017. 33(01). Pр. 18-23.
21. Liu Z, Liu SY, Ye JP, Sheng F, You KM, Xiong XH, Lai GL. Application of a digital filter method to separate baseflow in the small watershed of Pengchongjian in Southern China // Forests. 2019. 10. 1065.
22. Sloto R. A., Crouse M. Y. HYSEP: A computer program for streamflow hydrograph separation and analysis // Water-resources investigations report. 1996. Vol. 96. P. 4040.
23. Arnold J.G., Allen P.M. Automated methods for estimating baseflow and ground water recharge from streamflow records // J. Am. Water Resour. Assoc. 1999. 35 (2). Pр. 411-424.
24. Aksoy H., Kurt I., Eris E. Filtered smoothed minima baseflow separation method // J. Hydrol. 2009. 372 (1-4). Pр. 94-101.
25. Zhang J., Zhang Y., Song J., Cheng L. Evaluating relative merits of four baseflow separation methods in Eastern Australia // J. Hydrol, 2017. 549. Pр. 252-263.
26. Gnann S.J., Woods R.A., Howden N.J.K. Is there a baseflow Budyko Curve? // Water Resources Research, 2019. 55 (4). Pр. 2838-2855.
27. Chapman T., McMahon T.A. Comment on “Evaluation of automated techniques for base flow and recession analyses” by R. J. Nathan // Water Resources Research. 1991. 27 (7). Pр. 1783-1784.
28. Chapman T. G., Maxwell A. I. Baseflow separation-comparison of numerical methods with tracer experiments // Hydrology and water resources symposium 1996: Water and the environment; preprints of papers. - Barton, ACT: Institution of Engineers, Australia, 1996. Pp. 539-545.
29. Eckhardt K. How to construct recursive digital filters for baseflow separation // Hydrol. Process. 2005. 19 (2). Pр. 507-515.
30. Гареев A.M. Водные ресурсы Башкирии и их состояние. Уфа: Китап, 1978. 182 с.
31. Гареев A.M. Оптимальное планирование водоохранных мероприятий. Уфа: Китап, 1989. 230 с.
32. Miller M.P., Buto S.G., Susong D.D., Rumsey C.A. The importance of base flow in sustaining surface water flow in the Upper Colorado River Basin // Water Resources Research. 2016. 52 (5). Pр. 3547-3562.
33. Brutsaert W. Long-term groundwater storage trends estimated from streamflow records: Climatic perspective // Water Resources Research. 2008. Vol. 44. № 2.
34. Cheng L., Zhang L., Brutsaert W. Automated selection of pure base flows from regular daily streamflow data: objective algorithm // J. Hydrol. Eng, 2016. 21 (11), 06016008 p.
35. Lyne V., Hollick M. Stochastic time-variable rainfall-runoff modelling //Institute of engineers Australia national conference. - Barton, Australia: Institute of Engineers Australia, 1979. Vol. 79, № 10. Pp. 89-93
36. Nathan R.J., McMahon T.A. Evaluation of automated techniques for base flow and recession analyses // Water Resources Research, 1990. 26 (7). Pр. 1465-1473.
37. Mau D.P., Winter, T.C. Estimating ground-water recharge from streamflow hydrographs for a small mountain watershed in a temperate humid climate, New Hampshire, USA // Ground Water. 1997. 35(2). Pр. 291-304.
38. Rimmer A., Hartmann A. Optimal hydrograph separation filter to evaluate transport routines of hydrological models // J. Hydrol, 2014. 514. Pр. 249-257.
39. Knoben W.J.M., Freer J.E., Woods R.A. Technical note: inherent benchmark or not? Comparing Nash-Sutcliffe and Kling-Gupta efficiency scores // Hydrol. Earth Syst. Sci, 2019. 23 (10). Pр. 4323-4331.
40. Xie J., Liu X., Wang K., Yang T., Liang K., Liu C. Evaluation of typical methods for baseflow separation in the contiguous United States // J. Hydrol. 2020. 583. 124628.
41. Борщ С.В., Симонов Ю.А., Христофоров А.В. Эффективность моделирования и прогнозирования речного стока // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2020. С. 176-189.
42. Gan R., Xu M., Yang F. et al. The assessment of baseflow separation method and baseflow characteristics in the Yiluo River basin, China // Environmental Earth Sciences. 2022. Vol. 81, № 11. P. 323.
43. Narimani R., Jun C., Nezhad S.M., Bateni S.M., Lee J., Baik J. The role of climate conditions and groundwater on baseflow separation in Urmia Lake Basin, Iran // J. Hydrol, 2023. 47. 101383.
2. Барышников Н.Б. Антропогенное воздействие на саморегулирующуюся систему бассейн речной поток - русло. СПб.: РГГМУ, 1999. 218 с.
3. Дубинина В.Г., Жукова С.В. Оценка возможных последствий строительства Багаевского гидроузла для экосистемы Нижнего Дона // Рыбное хозяйство. 2016. № 4. С. 20-30.
4. Дубинина В.Г., Никитина О.И. Об учете экологического фактора при управлении водными ресурсами водохранилищ. Водохранилища Российской Федерации: современные экологические проблемы, состояние, управление: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (г. Сочи, 23-29 сентября 2019 г.). Новочеркасск: Лик, 2019. С. 80-87.
5. Никитина О.И. Влияние регулирования стока на водные экосистемы бассейна амура и меры по их сохранению: дис. … канд. геогр. наук. Москва, 2021. 147 с.
6. Сучкова К.В. Моделирование генетических составляющих речного стока на водосборе Можайского водохранилища: дис. … канд. геогр. наук. Москва, 2021. 157 с.
7. Фащевский Б.В., Походня Г.В., Шевелюк Л.Н., Шулика Л.Г. Руководство по оценке экологически допустимых изменений водного режима рек. Минск: изд-во ЦНИИКИВР, 1993. 19 с.
8. Левин А.П., Терехин А.Т. Метод расчета экологически допустимых уровней воздействия на экосистемы // Водные ресурсы. 1997. № 3. С. 328-335.
9. Дубинина В.Г. Методические основы экологического нормирования безвозвратного изъятия речного стока и установления экологического стока (попуска). М.: Экономика и информатика, 2001. 118 с.
10. Иофин З.К. Экологическая обоснованность остаточного минимального расхода воды // Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов: Материалы научной конференции. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2005. С. 80-83.
11. Маркин В.Н. Оценка экологически допустимого стока малых рек // Мелиорация и водное хозяйство. 2005. № 6. С. 8-11.
12. Маркин В.Н. Раткович Л.Д., Соколов С.А. Внутригодовое распределение экологического стока малых рек. М., Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2015. 77 с.
13. Данилов-Данильян В.И., Болгов М.В., Дубинина В.Г., Ковалевский В.С., Кочарян А.Г., Новикова Н.М. Оценка допустимых изъятий стока в бассейнах малых рек: основные методические положения // Водные ресурсы. 2006. Т. 33, № 2. С. 224-238.
14. Методические указания по разработке правил использования водохранилищ (утверждены приказом Минприроды России от 26 января 2011 г. № 17). [Электронный ресурс]. 2011. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/902260669 (дата обращения: 20.11.2023).
15. Hall F.R. Base-flow recessions-A review // Water Resour. Res. 1968. 4 (5). Pр. 973-983.
16. Виссмен У. Введение в гидрологию. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979. 470 с.
17. Tallaksen L.M. A review of baseflow recession analysis // Journal of Hydrology. 1995. 165. Pр. 349-370.
18. Eckhardt K. A comparison of baseflow indices, which were calculated with seven different baseflow separation methods // J. Hydrol. 2008. 352 (1-2). Pр. 168-173.
19. Price K. Effects of Watershed Topography, Soils, Land Use, and Climate on Baseflow Hydrology in Humid Regions. A Review // Progress in Physical Geography. 2011. 35 (4). Pр. 465-92.
20. Liu XY, Xie FF. Spatial-temporal differentiation of base flow in Nujiang river basin based on digital filtering method // Water Resource and Protection. 2017. 33(01). Pр. 18-23.
21. Liu Z, Liu SY, Ye JP, Sheng F, You KM, Xiong XH, Lai GL. Application of a digital filter method to separate baseflow in the small watershed of Pengchongjian in Southern China // Forests. 2019. 10. 1065.
22. Sloto R. A., Crouse M. Y. HYSEP: A computer program for streamflow hydrograph separation and analysis // Water-resources investigations report. 1996. Vol. 96. P. 4040.
23. Arnold J.G., Allen P.M. Automated methods for estimating baseflow and ground water recharge from streamflow records // J. Am. Water Resour. Assoc. 1999. 35 (2). Pр. 411-424.
24. Aksoy H., Kurt I., Eris E. Filtered smoothed minima baseflow separation method // J. Hydrol. 2009. 372 (1-4). Pр. 94-101.
25. Zhang J., Zhang Y., Song J., Cheng L. Evaluating relative merits of four baseflow separation methods in Eastern Australia // J. Hydrol, 2017. 549. Pр. 252-263.
26. Gnann S.J., Woods R.A., Howden N.J.K. Is there a baseflow Budyko Curve? // Water Resources Research, 2019. 55 (4). Pр. 2838-2855.
27. Chapman T., McMahon T.A. Comment on “Evaluation of automated techniques for base flow and recession analyses” by R. J. Nathan // Water Resources Research. 1991. 27 (7). Pр. 1783-1784.
28. Chapman T. G., Maxwell A. I. Baseflow separation-comparison of numerical methods with tracer experiments // Hydrology and water resources symposium 1996: Water and the environment; preprints of papers. - Barton, ACT: Institution of Engineers, Australia, 1996. Pp. 539-545.
29. Eckhardt K. How to construct recursive digital filters for baseflow separation // Hydrol. Process. 2005. 19 (2). Pр. 507-515.
30. Гареев A.M. Водные ресурсы Башкирии и их состояние. Уфа: Китап, 1978. 182 с.
31. Гареев A.M. Оптимальное планирование водоохранных мероприятий. Уфа: Китап, 1989. 230 с.
32. Miller M.P., Buto S.G., Susong D.D., Rumsey C.A. The importance of base flow in sustaining surface water flow in the Upper Colorado River Basin // Water Resources Research. 2016. 52 (5). Pр. 3547-3562.
33. Brutsaert W. Long-term groundwater storage trends estimated from streamflow records: Climatic perspective // Water Resources Research. 2008. Vol. 44. № 2.
34. Cheng L., Zhang L., Brutsaert W. Automated selection of pure base flows from regular daily streamflow data: objective algorithm // J. Hydrol. Eng, 2016. 21 (11), 06016008 p.
35. Lyne V., Hollick M. Stochastic time-variable rainfall-runoff modelling //Institute of engineers Australia national conference. - Barton, Australia: Institute of Engineers Australia, 1979. Vol. 79, № 10. Pp. 89-93
36. Nathan R.J., McMahon T.A. Evaluation of automated techniques for base flow and recession analyses // Water Resources Research, 1990. 26 (7). Pр. 1465-1473.
37. Mau D.P., Winter, T.C. Estimating ground-water recharge from streamflow hydrographs for a small mountain watershed in a temperate humid climate, New Hampshire, USA // Ground Water. 1997. 35(2). Pр. 291-304.
38. Rimmer A., Hartmann A. Optimal hydrograph separation filter to evaluate transport routines of hydrological models // J. Hydrol, 2014. 514. Pр. 249-257.
39. Knoben W.J.M., Freer J.E., Woods R.A. Technical note: inherent benchmark or not? Comparing Nash-Sutcliffe and Kling-Gupta efficiency scores // Hydrol. Earth Syst. Sci, 2019. 23 (10). Pр. 4323-4331.
40. Xie J., Liu X., Wang K., Yang T., Liang K., Liu C. Evaluation of typical methods for baseflow separation in the contiguous United States // J. Hydrol. 2020. 583. 124628.
41. Борщ С.В., Симонов Ю.А., Христофоров А.В. Эффективность моделирования и прогнозирования речного стока // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2020. С. 176-189.
42. Gan R., Xu M., Yang F. et al. The assessment of baseflow separation method and baseflow characteristics in the Yiluo River basin, China // Environmental Earth Sciences. 2022. Vol. 81, № 11. P. 323.
43. Narimani R., Jun C., Nezhad S.M., Bateni S.M., Lee J., Baik J. The role of climate conditions and groundwater on baseflow separation in Urmia Lake Basin, Iran // J. Hydrol, 2023. 47. 101383.
Поступила в редакцию
2024-02-12
Опубликована 2024-03-27
Опубликована 2024-03-27