Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України

На прикладі 17 водозборів у різних частинах території України досліджено особливості багаторічної мінливості річного стоку. На примере 17 водосборов в разных частях территории Украины исследованы особенности многолетней изменчивости речного стока....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту
Date:	2011
Main Authors:	Гопченко, Є.Д., Діденко, Г.В., Довгич, М.І.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС та НАН України 2011
Subjects:	Гідрологія, водні ресурси
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51536
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України / Є.Д. Гопченко, Г.В. Діденко, М.І. Довгич // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту: Зб. наук. пр. — 2007. — Вип. 256. — С. 223-232. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860248971808604160
author	Гопченко, Є.Д. Діденко, Г.В. Довгич, М.І.
author_facet	Гопченко, Є.Д. Діденко, Г.В. Довгич, М.І.
citation_txt	Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України / Є.Д. Гопченко, Г.В. Діденко, М.І. Довгич // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту: Зб. наук. пр. — 2007. — Вип. 256. — С. 223-232. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту
description	На прикладі 17 водозборів у різних частинах території України досліджено особливості багаторічної мінливості річного стоку. На примере 17 водосборов в разных частях территории Украины исследованы особенности многолетней изменчивости речного стока.
first_indexed	2025-12-07T18:40:17Z
format	Article
fulltext	УДК 566.166 Є.Д. Гопченко, Г.В. Діденко, М.І. Довгич ОСОБЛИВОСТІ БАГАТОРІЧНОЇ МІНЛИВОСТІ РІЧНОГО СТОКУ ДЕЯКИХ РІЧОК УКРАЇНИ На прикладі 17 водозборів у різних частинах території України досліджено особливості багаторічної мінливості річного стоку Загальні положення Дослідження виконано на прикладі 17 річкових басейнів, які охоплюють площі водозборів від 38,3 (р. Ангара – с. Перевальне) до 81400 (р. Десна – м. Чернігів) км2 і мають періоди спостережень від 41 (р.Салгир – с. Дворіччя) до 81 (р. Десна – м. Чернігів) років. Автори не ставили собі за мету детально з’ясувати особливості структури часових рядів річного стоку, а зосередили увагу, головним чином, на тих змінах, які відбулись у водності річок за останні 24 роки (починаючи з 1980 і до 2003 рр. включно). Відомо, що всі зміни гідрологічних явищ у просторі та часі відображають багаторічні ритми геліосиноптичних процесів. Визначальними чинниками є зміни з півночі на південь радіаційних ознак, атмосферних опадів, а також співвідношення між ними. Багатолітні ритми в часових рядах річкового стоку, насамперед, зумовлені загальною циркуляцією атмосфери по території земної кулі, обертанням Землі навколо своєї осі і навколо Сонця. В останні роки посилилась увага до можливих антропогенних складових у глобальному потеплінні клімату. Щоб виявити фізичні причини формування багатоводних і маловодних періодів у межах тих чи інших територій, дослідники здійснили спробу встановити зв’язок між коливаннями річного стоку і так званими індексами сонячної радіації. При цьому виявилося, що в одних випадках коливання річного стоку повторюють зміни коливань сонячної активності, в інших – вони протилежні або взагалі мають незалежний характер [1]. а За даними П.С.Кузіна [2], синхронні коливання сонячної активності та стоку річок мають місце лише у 40% випадків. Не розглядаючи детально проблему б гаторічних коливань річного стоку через її складність і різноманітність, автори статті дослідили тільки частину питань, зокрема, особливості циклічних коливань річного стоку Наук. праці УкрНДГМІ, 2007, Вип. 256 223 деяких річок (головним чином, рівнинних) України, не використовуючи геліосиноптичних і інших чинників. Методика досліджень і вихідні матеріали Для виявлення закономірностей у циклічних коливаннях стоку в різних частинах території України було використано хронологічні та згладжені за допомогою лінійного фільтру часові ряди, а також різницеві інтегральні криві за безперервні періоди спостережень. Лінійний згладжуваний фільтр має вигляд: ∑ = −= += 1 1 1 k k kii Q T Q , (1) де iQ – згладжене значення і-го члена часового ряду; Т – період згладжування, прийнятий на рівні трьох. Для збереження крайніх членів часових вибірок їх згладжування здійснювалося за процедурою, запропонованою у роботі [3], тобто: а) для першого члена ряду: )25( 6 1 3211 QQQQ −+= ; (2) б) для останнього члена ряду: )25( 6 1 21 −− −+= nnnn QQQQ . (3) Як відомо, чим вища ступінь згладжування часових рядів, тим більшим є період згладжування Т. Але в разі значного збільшення Т відбувається зміщення переходів від маловодних періодів до багатоводних і, навпаки. З іншого боку, слід мати на увазі, що згладжування по 3-х річках буває зовсім недостатнім для виявлення циклічності в часових рядах. Ось чому автори прийняли компромісне рішення для досягнення поставленого завдання – згладжування всіх рядів виконувати тим самим лінійним фільтром (при Т = 3), але не один раз, а двічі. Таким чином вдалося відфільтрувати високочастотні коливання в часових рядах річного стоку, що дозволило спростити аналіз циклічності. Як приклад, на рис.1 наведено хронологічний стоковий ряд по р. Десна – м. Чернігів (F = 81400 км2), який було згладжено двічі тим самим фільтром. Очевидно, з початку спостережень (1923 р.) і до 1926 р. мало місце маловоддя, яке з 1926 і до 1936 рр. змінилося на багатоводдя, а потім протягом майже 33 років (до 1969 р. включно) відзначався маловодний (не досить глибокий за амплітудою) період, потім два роки 224 (1970 і 1971) річний стік був надзвичайно високим, який змінився на дуже низький (з 1972 до 1977 рр.), після чого в 1978 році відбувся перехід через середнє багаторічне значення й до 1983 р. спостерігалася багатоводна фаза, а з 1983 і до 2003 рр. річний стік коливався в межах середньої величини. 0 100 200 300 400 500 600 700 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Т , роки Q, м3/c Ряд1 Ряд2 Рис. 1. Річний стік: 1 – хронологічний; 2 – згладжений (р. Десна – м.Чернігів, Нижньодеснянський район) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Т, роки Q , м3/c Ряд1 Ряд2 Аналогічно можна описати циклічність й інших стокових рядів. Слід звернути увагу на часовий ряд по р. Салгир – с. Дворіччя (безперервні спостереження з 1962 до 2003 рр.). Його особливість в тому, що він характеризується нестаціонарністю протягом 32 років (до 1994 року); потім (з 1994 до 2003 рр.) спостерігався багатоводний період, у межах якого 1997 і 1998 рр. були надзвичайно високі (рис. 2). Рис. 2. Річний стік: 1 – хронологічний; 2 – згладжений (р. Салгир – с.Дворіччя, Крим) 225 Проте більш наочне уявлення про характер багаторічних коливань річного стоку надають різницеві інтегральні криві. Вони, як і хронологічні графіки часових рядів, були побудовані по всіх 17 водозборах, що розглядалися. Повернімося знову до часових стокових рядів по р. Десна – м. Чернігів і р. Салгир – с. Дворіччя. Їх інтегральні різницеві криві: , де – модульні коефіцієнти, наведено на рис. 3 і 4. ∑ =− )()1( tfki ik 226 - 5 - 5 0 5 1 5 2 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Т , роки Σ(k i -1) 1, 0, 0, -1 1, -2 Рис. 3. Різницева інтегральна крива р. Десна – м. Чернігів (Нижньодеснянський район) -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Т, роки Σ(k i-1) Рис. 4. Різницева інтегральна крива р. Салгир – с. Дворіччя (Крим) З рис. 3 видно, що фактично з 1938 року і до 1976 року (з деякими коливаннями в окремі роки) у басейні р. Десна спостерігався маловодний період, загальною тривалістю 39 років. Починаючи з 1976 і до 2003 року, по цій річці спостерігався багатоводний період. Таким чином, маловодний період мав тривалість 29 років, а багатоводний – тільки 12. Аналіз змін річного стоку деяких річок України (1980-2003 рр.) Останні 24 роки розглядались окремо як з погляду хронологічної змінності середньорічних витрат води, так й на основі аналізу різницевих інтегральних кривих на часовому відрізку 1980-2003 рр. Аналіз проводився у два етапи. Спочатку розрахували середні багаторічні модулі стоку за весь період спостережень q , а також по частинах рядів – до 1980 р. ( q <1980) і після 1980 р. ( q >1980). Для порівняння середніх величин різних періодів їх представляли як відношення: ( q <1980)/ q і ( q >1980)/ q . Середні багаторічні модулі річного стоку за перший період спостережень (до 1980 року) були на рівні норм або нижче, крім р. Конка - м. Пологи (Нижньодніпровського району), де відношення ( q <1980)/ q становило 1,16. Навпаки, частина рядів з 1980 року характеризується дещо підвищеним середнім річним стоком, за винятком р. Стир - м. Луцьк і р. Конка - м. Пологи, для яких ( q <1980)/ q менші за норми, для решти – більші за норми (у середньому на 5-10 %, по р. Хорол - м. Миргород, р. Кодима - Катеринка і р. Салгир - с. Дворіччя відповідно на 36, 28 і 44%). Однак співвідношення ( q <1980)/ q і ( q >1980)/ q слід розглядати як дещо якісну характеристику тенденцій у часових змінах водності. Потрібно кількісно засвідчити, що різниця в середніх величинах річного стоку до 1980 року і після є значущою, тобто виходить за межі випадковості коливань. Автори залучили статистичні критерії однорідності Фішера F (для дисперсій) і Стьюдента t (для середніх величин). У загальній формі вони мають такий вигляд [4]: - критерій однорідності дисперсій: 2 2 y xF σ σ = (4) - критерій однорідності середніх: 21 2121 2 2 2 1 )2( nn nnnn nn xy t yx + −+⋅ + − = σσ , (5) де і – дисперсії часових рядів річного стоку до 1980 року і після; 2 xσ 2 yσ n1 i n2 – тривалість першої та другої половини рядів; x і y – середні арифметичні значення в першій і другій частинах рядів. Критичні значення Fкр і tкр відповідають 5% рівням значущості. Як видно з табл. 2, більша частина рядів, незважаючи на деякі розбіжності в середніх величинах ( q <1980)/ q і ( q >1980)/ q , є однорідними. До неоднорідних за двома критеріями слід віднести р. Кальміус – смт 227 Сартана (Донецько-Приазовський район) і р. Салгир – с. Дворіччя (Гірсько-Кримський район). Ще чотири ряди (р. Клевень – с. Шарпівка, р.Десна – м. Чернігів, р. Конка – м. Пологи та р. Кодима – с. Катеринка) визначаються як неоднорідні (до 1980 р. і після), хоча б за одним з двох критеріїв. На другому етапі досліджено наявність трендових складових за часовими рядами річного стоку в період 1980-2003 рр. Для цього за допомогою методу найменших квадратів побудовано рівняння прямих і визначено коефіцієнти кореляції r. Фактично, крім р. Тиса – м. Рахів, р. Кальміус – смт Сартана і р.Салгир – с. Дворіччя, які характеризуються позитивним трендом (особливо р. Салгир), на інших річках відзначається від’ємний тренд. Рівняння тренду має такий вигляд: baxy ±= , (6) де y – ординати на графіках зв’язку: Q = f(t); b – вільний член рівняння; а – коефіцієнт регресії, який представляє собою тангенс кута нахилу прямих трендів до осі абсцис, тобто: t Qa ∆ ∆ = , (7) де Q∆ – приріст у витратах води (м3/с); t∆ – приріст у часі t (роки). Виходячи з виразу (7), коефіцієнт регресії а за сутністю є приростом (зміною) стоку на кожний поточний рік, починаючи з 1980 р. Масштабність Q∆ у співвідношенні (7) не дає змоги виконувати оцінку глибини трендів. Тому ми всі значення а віднесли до відповідних середніх багаторічних величин стоку Q , тобто надали такого вигляду: 310⋅⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Q a . Позитивні тренди за своїми величинами в цілому не великі, крім р.Салгир – с. Дворіччя, для якої відношення 310⋅⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Q a становить 52,4. Від’ємні тренди, які є характерними для більшої частини досліджуваних річок, визначаються досить чітко, а 310⋅⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Q a сягають величин 20,0 - 30,0 і дещо більших. Розглянемо детальніше питання, які пов’язані з синхронністю та асинхронністю багаторічних коливань річного стоку на території України. На основі аналізу індивідуальних різницевих інтегральних кривих стоку попередньо були виявлені багатоводні і маловодні періоди (таблиця). 228 Таблиця Характеристика періодів коливання водності річок Багатоводний Маловодний Багатоводний Річка – пост поча- ток кі- нець трива- лість поча- ток кі- нець трива- лість поча- ток кі- нець трива- лість Тиса м. Рахів 1980 1993 14 1994 2003 10 Дністер - с.Стрілки Коливання 3 - 5 років Стир - м.Луцьк 1963 1981 19 1982 1997 16 1998 2003 6 Коропець - м.Підгайці 1966 1979 14 1980 1997 18 1998 2003 6 Случ - м.Сарни 1965 1981 17 1982 1997 16 1998 2003 6 Ірша - с.Українка 1965 1982 18 1983 1997 15 1998 2003 6 Клевень - с.Шарпівка 1977 1988 12 1989 1997 9 1998 2003 6 Десна - м.Чернігів 1977 2003 27 Хорол - м.Миргород 1977 1988 12 1989 2003 4 Ворскла - с.Чернеччина 1977 1988 12 1989 2003 15 Конка (Кінська) - м.Пологи 1963 1981 19 1982 2003 22 Рів - с.Демидівка 1967 1989 23 1990 2003 14 Кодима - с.Катеринка 1947 1976 30 1977 2003 27 Сів.Донець - м.Лисичанськ 1978 1986 9 1987 2003 17 Кальміус - смт Сартана 1962 2003 42 Ангара - с.Перевальне Коливання 3 - 5 років Салгир - с.Дворіччя 1965 1991 27 1992 2003 12 229 Часові відрізки з 1980 до 2003 рр. частіше за все не вдається поєднати з початком або закінченням окремих фаз водності. Тому ми розглядали і частини інтегральних кривих, які передують 1980 рокові. Чітко визначити просторові закономірності коливань у рядах річного стоку не зовсім просто, оскільки вони залежать не лише від геліосиноптичних умов, але й від цілого комплексу фізико-географічних чинників (висотного положення водозборів, ландшафтів, рівня господарської діяльності на водозборах тощо). Проте наявні і деякі загальні риси в коливальних процесах стоку. Зокрема на річках верхнього Дністра та в Криму, хоча і має місце незначний позитивний тренд, тривалість періодів різної водності коротка і становить усього 3-5 років. Для річок Волинського, Подільського, Західноподільського та Середньоподільського районів типовою є наявність у період з 1963-66 до 1979-81 рр. багатоводної фази (середня тривалість 17 років), з 1980-83 до 1997 р. (середня тривалість 16 років) – маловодної, а з 1998 до 2003 рр. – знову багатоводної (середня тривалість 6 років). Річки цього району мають незначний позитивний тренд, окрім р. Ірша – с. Українка (Середньоподільський район), тренд якої на відрізку часу 1980-2003 рр. у цілому від’ємний. Гідрологічний режим річок Верхньодеснянського, Нижньодеснянського і Верхньопсельського районів відрізняється від попередніх тим, що маловодний період тут почався з 1977 р. і продовжувався до 1998 року (його тривалість 12 років), потім він змінювався з 1989 до 2003 рр. багатоводною фазою (тривалість її 15 років). Виняток – річка Десна (F = 81400 км2). Фактично багатоводний період по ній охоплює час з 1977 до 2003 рр. Проте і для Десни та інших річок цих районів характерний від’ємний тренд у коливаннях водності з 1980 до 2003 рр. У межах Верхньобузького та Нижньодніпровського районів багатоводний період розпочавсь у 60-х роках минулого століття і продовжувався до середини – кінця 80-х років (середня тривалість 21 рік), а потім відбувалася зміна багатоводної фази до кінця 2003 року на маловодну. Часовий тренд у період 1980 – 2003 рр. від’ємний. Особливостями багаторічних коливань відрізняється р. Кодима – с.Катеринка (Середньобузький район), для якої характерними є тривалі (понад 30 років) маловодний (з 1947 до 1976 рр.) і багатоводний (з 1977 до 2003 рр.) періоди. Очевидно, що розрахунковий період (1980-2003 рр.) перебував у межах багатоводної фази, але часовий тренд коливань стоку 230 на цьому відрізку все-таки від’ємний. Річку Сіверський Донець (Сіверсько-Донецький район) за характером багаторічних коливань слід віднести до таких районів, як Верхньо- і Нижньодеснянський, а також Верхньопсельський. У Донецько-Приазовському районі на р. Кальміус – смт Сартана протягом 42 років (з 1962 до 2003 рр.) спостерігався багатоводний період і позитивний, хоча і незначний, тренд. За даними р. Салгир – с. Дворіччя (Гірсько-Кримський район) з 1965 до 1991 рр. виділялися маловодний (його тривалість 27 років), а з 1992 до 2003 рр. – багатоводний (тривалість його 12 років) періоди. Незважаючи на те, що маловодний період удвічі перевищує багатоводний, у цілому по цій річці мав місце дуже чітко виражений позитивний тренд. Висновки Аналіз матеріалів спостережень за річним стоком деяких річок України, що знаходяться у різних природних умовах, дає підставу для таких узагальнень: 1. Майже по всіх річках, що розглядались у цій роботі, останній 24- річний період (з 1980 до 2003 рр.) характеризується дещо підвищеною водністю (за винятком р. Конка, яка знаходиться в Нижньодніпровському районі). 2. Для більшості річок, незважаючи на підвищену водність в останні 24 роки спостережень, характерні від’ємні тренди. 3. Майже незмінним є тренд у часових рядах річного стоку річок Волинського, Подільського та Західноподільського районів. 4. Найбільш позитивний тренд спостерігавсь у стоковому ряді р.Салгир – с. Дворіччя. Дещо позитивним трендом характеризувалися часові ряди (з 1980 до 2003 рр.) по р. Тиса – м. Рахів і р. Кальміус – смт Сартана. 5. Для більш ґрунтовних висновків стосовно просторових і часових закономірностей коливань річного стоку в межах території України необхідно продовжити дослідження, залучаючи більшу кількість вихідних даних. * * На примере 17 водосборов в разных частях территории Украины исследованы особенности многолетней изменчивости речного стока. 231 * * 1. Кузин П.С., Бабкин В.И. Географические закономерности гидрологического режима рек. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 199 с. 2. Кузин П.С. Циклические колебания стока рек Северного полушария. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970. – 178 с. 3. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. –– М.: Наука, 1972. – 192 с. 4. Рождественский А.В., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидрологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 423 с. Одеський державний екологічний університет, Центральна геофізична обсерваторія, Київ 232
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-51536
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	XXXX-0054
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T18:40:17Z
publishDate	2011
publisher	Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС та НАН України
record_format	dspace
spelling	Гопченко, Є.Д. Діденко, Г.В. Довгич, М.І. 2013-12-01T16:54:35Z 2013-12-01T16:54:35Z 2011 Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України / Є.Д. Гопченко, Г.В. Діденко, М.І. Довгич // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту: Зб. наук. пр. — 2007. — Вип. 256. — С. 223-232. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. XXXX-0054 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51536 566.166 На прикладі 17 водозборів у різних частинах території України досліджено особливості багаторічної мінливості річного стоку. На примере 17 водосборов в разных частях территории Украины исследованы особенности многолетней изменчивости речного стока. uk Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС та НАН України Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту Гідрологія, водні ресурси Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України Article published earlier
spellingShingle	Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України Гопченко, Є.Д. Діденко, Г.В. Довгич, М.І. Гідрологія, водні ресурси
title	Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України
title_full	Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України
title_fullStr	Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України
title_full_unstemmed	Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України
title_short	Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України
title_sort	особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок україни
topic	Гідрологія, водні ресурси
topic_facet	Гідрологія, водні ресурси
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51536
work_keys_str_mv	AT gopčenkoêd osoblivostíbagatoríčnoímínlivostíríčnogostokudeâkihríčokukraíni AT dídenkogv osoblivostíbagatoríčnoímínlivostíríčnogostokudeâkihríčokukraíni AT dovgičmí osoblivostíbagatoríčnoímínlivostíríčnogostokudeâkihríčokukraíni

Особливості багаторічної мінливості річного стоку деяких річок України

Institution

Similar Items