Требования к уровню освоения содержания курса

Студент должен полностью освоить содержание курса, выполнить практические работы, сдать зачет и экзамен. В результате изучения курса "Гидрологические прогнозы" студент должен освоить основные методики прогнозов важнейших характеристик водного и ледового режима водных объектов, уметь выбрать методику прогноза исходя из конкретных природных условий и имеющихся данных наблюдений, уметь оценить оправдываемость прогнозов и эффективность используемых методик, уметь владеть фондом научно-оперативных материалов органов службы гидрологических прогнозов. Помимо теоретического курса этому способствует достаточно обширный практикум по составлению краткосрочных и долгосрочных прогнозов важнейших элементов стока и ледовых явлений водных объектов.

II содержание курса

Научно-методические основы гидрологических прогнозов.

1. Народнохозяйственное значение гидрологических прогнозов. Развитие гидрологических информации и прогнозов в РФ и за рубежом.

Современная организация службы гидрологических прогнозов.

2. Виды и классификация гидрологических прогнозов. Их связь с метеорологическими прогнозами. Основные динамические и статистические закономерности гидрологических процессов, используемых при разработке методов прогнозов-

Оценка методов гидрологических прогнозов и требования к гидрологическим информациям.

1. Формы выпуска оперативных гидрологических прогнозов. Погрешность и оправдываемость прогнозов.

2. Гидрологические информации. Требования, предъявляемые разными отраслями народного хозяйства к гидрологическим информациям. Информационная сеть станций и постов. Сбор, хранение и передача информации. Фонд научно-оперативных материалов по гидрологическим прогнозам. Банки гидрометеорологических данных. Создание автоматизированных систем оповещения об опасных гидрологических явлениях.

3. Статистические оценки точности и эффективности методик гидрологических прогнозов с учетом их заблаговременности.

Прогнозы водного режима рек, основанные на закономерностях движения речного потока.

1. Теория движения паводочной волны и метод соответственных уровней.

2. Способы прогнозов по соответственным уровням и расходам воды на бесприточных и слабо приточных участках реки.

3. Способы прогнозов на приточных участках.

4. Прогнозы расходов и уровней воды, основанные на приближенных уравнениях трансформации паводочных волн на участках русла и в речных системах.

5. Линейные модели трансформации для бесприточных участков. Способы определения кривых добегания. Метод Калинина - Милюкова, метод Маскингам.

6. Нелинейные модели трансформации паводочных волн. Построение кривой объемов для участка реки и расчет расходов по ней.

7. Методы прогнозов, основанные на учете сосредоточенного и распределенного бокового притока.

8. Практические приемы прогноза с использованием уравнения трансформации волны. Задание входных данных, учет начальных условий.

9. Использование уравнений Сен-Венана для прогноза уровней и расходов воды реки.

Прогнозы стока, основанные на закономерностях истощения запасов воды в русловой сети бассейна.

1. Физические предпосылки прогнозов.

2. Оценка русловых запасов воды на приточных и малоприточных участках реки и в речной сети бассейна по гидрометрическим данным и на основе морфологических закономерностей в ее строении.

3. Прогнозы стока по данным о распределении запасов воды в русловой сети бассейна.

4. Прогнозы уровней и расходов воды по методу тенденций и по кривым спада паводков и половодий.

Прогнозы дождевых паводков по данным об осадках.

1. Современные представления о механизме формирования дождевого стока. Построение зависимостей между паводочным стоком и обусловливающими его факторами. Учет пространственной изменчивости полей осадков. Определение поступления воды на поверхность водосбора.

2. Оценка потерь дождевых вод на смачивание растительного покрова, поверхностное задержание и впитывание в почву.

3. Метод единичного паводка.

4. Разработка локальных и территориально общих методик прогнозирования паводков (объемов, максимальных уровней и расходов, гидрографов).

5. Практические способы прогнозирования дождевого стока.

Прогнозы элементов весеннего половодья на равнинных реках.

1. Физические основы прогноза элементов весеннего половодья.

Уравнение водного баланса речного стока за весенний период. Физико-географические условия и основные гидрометеорологические факторы, влияющие на пространственную и временную изменчивость весеннего стока.

2. Оценка поступления талых и дождевых вод на поверхность водосбора в период половодья. Определение запасов воды в снежном покрове и ледяной корке на поверхности почвы. Снегомерные съемки. Дистанционные методы. Кривая обеспеченности снегозапасов. Объективный анализ полей характеристик снежного покрова.

3. Формирование потерь талого стока и их прогнозирование. Общее деление показателей водопоглотительной способности речных бассейнов. Глубина промерзания и влажность почвы. Инфильтрация воды в мерзлых грунтах. Прогнозы потерь стока за период осеннего половодья.

4. Прогнозы элементов весеннего половодья с большой заблаговременностью для крупных речных бассейнов.

5. Особенности методики прогнозов весеннего стока в различных географических зонах. Фоновые территориальные прогнозы слоя весеннего стока.

6. Прогнозы притока воды в водохранилища за второй квартал и средних месячных расходов воды за период половодья.

7. Уточнение прогнозов весеннего стока и притока воды в водохранилища.

8. Методика долгосрочных прогнозов максимальных расходов (уровней) воды.

9. Прогнозы расходов (уровней) воды в период спада половодья.

Прогнозы стока весенне-летнего половодья горных рек.

1. Особенности формирования стока горных рек. Физические основы долгосрочных прогнозов элементов стока.

2. Уравнение баланса стока горной реки. Оценка его составляющих.

3. Определение физико-географических характеристик, необходимых для разработки методики прогнозов стока горных рек.

4. Особенности поступления и распределения атмосферных осадков по площади и высоте в горном бассейне. Методы оценки снегонакопления. Модель формирования снежного покрова в горном бассейне. Определение количества оставшихся в бассейне снегозапасов на разные даты периода снеготаяния.

5. Математические модели талого стока горных рек и возможность их использования для прогнозирования стока за половодье.

6. Практические приемы долгосрочных прогнозов стока за вегетационный период и его распределения во времени.

Прогноз ежедневных расходов воды для небольших водосборов на основе математических моделей.

1. Модель формирования талого, дождевого и тало-дождевого стока равнинной реки. Краткосрочные прогнозы расходов и уровней волы на основе модели.

2. Модель формирования стока на горном водосборе и краткосрочный прогноз гидрографа стока.

3. Определение параметров модели и корректировка краткосрочного прогноза гидрографа.

Прогнозы элементов водного режима рек в летне-осенний и зимний периоды.

1. Закономерности и факторы меженного стока равнинных и горных рек.

2. Источники и режим питания рек в летне-осенний и зимний периоды.

3. Прогнозирование меженного стока на основе закономерностей истощения запасов фунтовых и русловых вод.

4. Прогнозирование стока за календарные периоды с учетом талой н дождевой составляющих.

5. Прогнозы средних и минимальных месячных уровней воды.

Прогнозы ледовых явлений, основанные на уравнении теплового баланса рек, озер и водохранилищ.

1. Физический анализ процессов замерзания рек, озер и водохранилищ.

2. Методы краткосрочных прогнозов начала ледообразования на участках рек по метеорологическим данным. Прогнозы дат установления ледостава на реках, озерах и водохранилищах.

3. Факторы, определяющие нарастание ледяного покрова и прогнозы толщины льда.

4. Прогнозы уменьшения прочности и толщины льда.

5. Краткосрочные и среднесрочные прогнозы вскрытия рек.

6. Заторы льда, их образование и возможности прогнозирования. Прогноз максимального уровня воды при заторах.

7. Прогнозы сроков разрушения ледяного покрова и очищения ото льда озер и водохранилищ.

Прогнозы ледовых явлений, основанные на учете закономерностей атмосферной циркуляции.

1. Физические предпосылки долгосрочных прогнозов ледовых явлений.

2. Анализ синоптических процессов, определяющих ранние или поздние сроки наступление ледовых явлений. Выделение характерных районов.

3. Количественные характеристики (индексы) атмосферных процессов и их определение; аналитическое представление метеорологических полей (разложение полей по естественным ортогональным составляющим). Выбор эффективных предикторов.

4. Долгосрочные прогнозы замерзания рек и водохранилищ с использованием синоптико-статистического метода.

5. Долгосрочные прогнозы вскрытия рек и водохранилищ и очищения их ого льда.

6. Точность и надежность долгосрочных ледовых прогнозов.

Прогнозы уровня озер и водохранилищ.

1. Водный баланс озер и водохранилищ.

2. Прогноз уровня воды бессточного озера.

3. Прогноз уровня проточного озера и водохранилища.

Прогнозы уровней подземных вод и подземного стока.

1. Условия формирования подземного стока рек. Питание и режим подземных вод.

2. Взаимодействие поверхностного и подземного стока.

3. Водный баланс почвогрунтов и прогнозы изменения уровня подземных вод на основе уравнений их динамики.

4. Физико-статистические методы прогнозов уровня подземных вод.

Особые виды прогнозов.

1. Прогнозы продолжительности стояния критических уровней воды и сроков освобождения от воды отдельных участков поймы.

2. Прогноз уровня воды, лимитирующего судоходство.

3. Краткосрочные прогнозы ветрового волнения на судоходных трассах озер и водохранилищ.

4. Прогнозирование изменений режима рек и озер в результате хозяйственной деятельности.

5. Методы составления территориальных фоновых прогнозов гидрологических элементов.