WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |

«В.В. К о в а л ен к о ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ М О Д Е Л И РО В А Н И Я И П РО ГН О ЗИ РО ВА Н И Я РЕЧНОГО СТО КА М ЕТО ДАМ И ЧАСТИЧНО ИНФ ИНИТНОЙ ГИДРОЛОГИИ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГО СУ ДА РСТВЕН Н О Е О БРАЗОВАТЕЛ ЬНОЕ УЧРЕЖ ДЕНИЕ

ВЫ СШ ЕГО П РО Ф ЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.В. К о в а л ен к о

ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ

М О Д Е Л И РО В А Н И Я И П РО ГН О ЗИ РО ВА Н И Я

РЕЧНОГО СТО КА

М ЕТО ДАМ И ЧАСТИЧНО ИНФ ИНИТНОЙ

ГИДРОЛОГИИ

Санкт-Петербург 2011 УДК 556.16.06/072 ББК 26.22 К56 Коваленко В.В. Обеспечение устойчивости моделирования и прогнозирования речно­ го стока методами частично инфинитной гидрологии. - СПб.: РГГМУ, 2011. - 107 с.

ISBN 978-5-86813-297- Рецензент: д-р К уасси Би Гессан Арман [Университет А бобо-А дж ам ье (респуб­ лика К от-Д ’Ивуар), Региональный отдел университетского исследова­ ния в г. Далоа (U R ES-D A LO A )] В монографии рассматриваются модели с непрерывным и дискретным вре­ менем для моделирования и прогнозирования долгосрочны х изменений характе­ ристик многолетнего речного стока. Приведены примеры использования двумер­ ных логистических отображений и отображений с дробной нелинейностью. Выявлены диагностические свойства коэффициента автокорреляции при исследова­ нии устойчивости формирования стока. Установлена неизвестная ранее закономер­ ность изменения фрактальной размерности рядов многолетнего годового стока от приземной температуры воздуха. На примере выявления закономерности возникно­ вения низкочастотных колебаний расхода воды в реках показана мотивация зарож­ дения частично инфинитной гидрологии, методы которой использованы в книге.

П редназначена лицам, которые интересуются фундаментальной и приклад­ ной гидрологией и методологией науки, а также студентам и аспирантам.

Kovalenko V. V. Maintenance o f stability o f m odeling and forecasting o f a river flow by methods o f a partially infinity hydrology. - St. Petersburg, RSHU Publishers, 2011. - 107 pp.

In the monography the m odels w ith continuous and discrete tim e for m odeling and forecasting o f long-term changes o f the characteristics o f a long-term river flo w are considered. The exam ples o f use o f two-dim ensional logistic displays and displays with fractional nonlinearity are given. The diagnostic properties o f factor o f auto correlation ~ are revealed at research o f stability o f formation o f a flow. The law o f change o f fractal dim ension o f numbers o f a long-term annual flow from air temperature is established unknown earlier. On an exam ple o f revealing o f law o f occurrence o f low-frequency fluctuations o f the charge o f water in the rivers, the m otivation o f origin o f a partially infinity hydrology is shown, w hich m ethods are used in the book.

Is intended to the persons, w hich are interested in a fundamental and applied hy­ drology and m ethodology o f a science, and also students and post-graduate students.

ISBN 978-5-86813-297- © Коваленко B.B., © Манвелова Т. А., обложка, © Российский государственный гидрометеорологический университет, Введение (мотивация, цели, задачи, методы и содержание исследований) Н иж е представлено достаточно п одробн ое излож ение содер ­ жания м онографии, включая используем ую м етодологию частично инфинитной гидрологии. К л ю ч ев ы е сл о в а, характеризирую щ ие тематику книги: многолетний речной сток, устойчивость, прогно­ зирование, диагностирование бифуркационны х очагов, логистиче­ ское отображ ение, м одель, аттрактор.

Ф о р м у л и р о в к а р еш а ем о й п р о б л ем ы. Д ействую щ ий в инж е­ нерной гидрологии нормативный докум ент, используемы й практи­ чески во в сех водозависим ы х отраслях экономики СП 33-101- [35], основан на статистической обработке фактических рядов на­ блю дений за многолетними видами речного стока (годовой, мак­ симальный, минимальный). Э тот свод правил (СП ) является и то­ гом длительной (начиная с работ Д.И. К очерина в 2 0 -х годах X X века) эволю ции нормативной документации в области гидрологи­ ческого обеспечения надеж ности всевозмож ны х водохозяйствен­ ных проектов (строительны х - в первую очередь) и в целом д о на­ стоящ его времени отвечал практическим потребностям. Однако залож енная в нем идея сам одостаточности фактических рядов только расходов воды (да ещ е в предполож ении и х статистической стационарности) давно вызывала опасения. Например, известный гидролог Е.В. Оппоков ещ е на II В сесою зн ом гидрологическом съ езде (1928 г.) указал [26], что «сводная работа Д. И. Кочерина по изучению стока для целей гидросиловы х установок носит стати­ стический характер без связи с атмосферны ми осадками и другими факторами стока».

В настоящ ее время эти опасения актуализированы следую щ им обстоятельством. В связи с изм енением факторов формирования стока (климат; подстилаю щ ая поверхность водосборов - вырубка лесов, распашка земель и т. п.) экстраполяция статистически о б ес­ печенны х (предш ествую щ им и наблю дениям и) расходов воды на Введение период эксплуатации проектируемы х сооруж ений (десятки и сотни лет) становится неправомерной. Нужны не только фактические ряды стока, по которым строятся эмпирические кривые обесп еч ен ­ ности и аппроксимирую щ ие и х аналитические распределения, но и математические (генетические по сущ еству) м одели формирования статистического реж им а м ноголетнего стока, в которые м ож но бы­ ло бы вводить характеристики климатических сценариев и подсти ­ лающ ей поверхности водосборов.

П одобная м одель была предлож ена автором [8]. Она базирует­ ся на линейном ф ормирую щ ем фильтре, статистически эквива­ лентным уравнению Ф оккера-П ланка-К олм огорова (Ф ПК), яв­ ляющимся основной м оделью марковских случайных процессов.

Вы бор им енно этой м одели продиктован тем обстоятельством, что она им еет устойчивы й класс реш ений в виде распределений сем ей ­ ства кривых К. П ирсона, которые лежат в осн ове СНиПов и СП (кривые К рицкого-М енкеля - частный случай кривой П ирсона III типа при нулевом левом граничном условии). Э тот класс распреде­ лений математически описы вается реш ениями уравнения Пирсона, коэффициенты которого (и х численны е значения определяю тся начальными моментами наблю денны х м ноголетних рядов стока) изначально не имели какого-либо ф изического (в том числе и гид­ рологического) смысла и носили «подгоночны й» характер. (Варьи­ руя этими коэффициентами, аналитические распределения «п одго­ няли» п о д эмпирические.) В ы вод уравнения П ирсона как частного случая уравнения Ф ПК (изначально уравнение П ирсона было п о­ лучено без всякой связи с уравнением ФПК, которое появилось гораздо позж е), приводящ его к устойчивом у классу реш ений для моментов, позволил впервые (по крайней мере, в гидрологии, так как в теории автоматического управления этот вывод был сделан несколько десятилетий назад академиком В. С. Пугачевым и его учениками) придать этим коэффициентам ясный гидром етеороло­ гический смысл. Они однозначно связываются с внеш ними клима­ тическими воздействиями на водосборы и свойствами и х подсти­ лаю щ ей поверхности. Как следствие этого раскрытия смысла ко­ эффициентов, оказалось возмож ны м моделировать, а главное прогнозировать ф ормирование статистического реж им а многолет­ них видов речного стока, опираясь на характеристики климатиче­ ских сценариев и различные варианты антропогенной деятельности на водосборах. О своение п одобны х (генетических) м оделей открыло перед стохастической гидрологией возможность решать не только описательные задачи (констатировать по фактическим рядам на­ блю дений те или иные виды вероятностных распределений), но и задачи прогностические (какие распределения следует ожидать при возможны х сценариях изменения климата и интенсивности хозяйст­ венной деятельности).

О своение новы х возм ож ностей породило и новые проблемы.

Наличие эволю ционны х м оделей формирования статистического реж им а м ноголетнего стока (например, в виде системы обы кно­ венных дифф еренциальны х уравнений для моментов, аппроксими­ рую щ их уравнение в частных производны х Ф ПК) позволяет и с­ следовать устойчивость распределений как для различных геогра­ фических зон при сущ ествую щ ем климате, так и в перспективе его возмож ны х изм енений. Вы яснилось, что почти на половине реч­ ных бассейнов, как в Р оссии (особен н о в ю жных регионах в зоне недостаточного увлажнения), так и за рубеж ом, сток формируется неустойчиво - в рамках семейства кривых П ирсона по третьему, а часто и по втором у начальным моментам. Визуально это прояв­ ляется л и бо в наличие «толсты х хвостов» распределений, либо в полим одальности последних.

заключается в противоречии м еж ду онтологическим базисом ин­ ж енерной гидрологии, основанной на одномодальны х асимм ет­ ричны х распределениях (получаю щ ихся как аппроксимация эм пи­ рических распределений, так и как реш ение эволю ционной генети­ ческой м одели, базирую щ ейся на линейном ф ормирую щ ем фильт­ ре), и реальными «толстохвостовы м и» и полимодальными распре­ делениями, имею щ им и м есто либо в регионах неустойчивости р е ­ ш ений п одобн ой м одели, л и бо при некоторы х климатических сц е­ нариях в лю бы х регионах. В бол ее практическом смысле проблем ­ ная ситуация заключается в противоречии м еж ду действую щ им и нормативными документам и, «смотрящ ими» на гидрологический мир как статистически застывший (с вытекающими отсю да риска­ Введение ми при принятии управленческих водохозяйственны х реш ений), и реалиями окружаю щ ей нас (речные бассейны ) климатической и антропогенной действительности (изменчивой и развивающ ейся).

Ц ел ь ю представленного в монограф ии научного исследования является разработка м етодологии устойчивого прогноза стока и диагностирования бифуркационны х очагов его формирования. Раз­ вернуто цель научного исследования м ож но описать следую щ им образом.

П роблемная ситуация, сформулированная выше, включает два аспекта противоречий м еж д у нормативной гидрологией и реаль­ ным полож ением д ел в гидрометеорологии:

1. О тсутствие в нормативных докум ентах каких-либо намеков на то, что статистический реж им рек м ож ет эволю ционировать.

П оэтом у в основе свода правил СП 3 3 -1 0 1 -2 003 основной упор д е ­ лается на фактические ряды наблю дений. Т ем самым ситуация, характеризующая многолетний реж им стока (конкретнее: вычис­ ленные по этим рядам обеспеченны е значения проектных расходов), транслируется на несколько десятилетий в будущ ее без учета воз­ можности изм енения за этот п ериод факторов формирования стока.

2. О тсутствие понятия «статистическая устойчивость» форми­ рования стока. Если и встречаются слова «неустойчивость м ом ен ­ тов», то имеется в виду неустойчивость статистических оценок эм ­ пирических моментов и з-за коротких рядов наблю дений.

П редставленное в монограф ии научное исследование направ­ лено на реш ение второго аспекта противоречий. П ервое ж е проти­ воречие давно устранено, так как разработана соответствую щ ая м етодология, позволяющ ая получать прогнозны е кривые вероят­ ностны х распределений п о д лю бой из сущ ествую щ их сценариев изменения климата и подстилаю щ ей поверхности водосборов. Эта методология уж е двадцать лет назад получила одобрен ие и вошла в учебны е программы для вузов, освещ ена в дв ух изданиях у ч еб ­ ника [8], а также в многочисленны х монографиях. За р убеж ом п о­ добн о й м етодологией владею т некоторы е бывшие аспиранты ка­ федры гидрофизики и гидропрогнозов РГГМ У из Никарагуа, К о­ лумбии, Боливии, Камеруна, К о т-Д ’Ивуара, темы диссертаций ко­ торых были связаны с п одобн ой проблематикой.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |
 


Похожие работы:

«Флаш Вирджиния Вулф 2 Книга Вирджиния Вулф. Флаш скачана с jokibook.ru заходите, у нас всегда много свежих книг! 3 Книга Вирджиния Вулф. Флаш скачана с jokibook.ru заходите, у нас всегда много свежих книг! Вирджиния Вулф Флаш 4 Книга Вирджиния Вулф. Флаш скачана с jokibook.ru заходите, у нас всегда много свежих книг! Глава первая. НА ТРЕТЬЕЙ МИЛЕ Всем известно, что род, к которому принадлежит герой нашего рассказа, – один из древнейших. Неудивительно поэтому, что и происхождение имени теряется...»

«Я очень рад всех вас здесь видеть, на ретрите, на учебном курсе по тренировке ума, – это учение лоджонг. Вы уже прошли большое количество различных учебных курсов, но нет такого учебного курса, который бы превосходил этот. Это тренировка ума. В нашей жизни самое эффективное – это тренировка своего ума, это укрощение своего ума. Получайте учение с некоторым уровнем убежденности в том, что, тренируя свой ум, укрощая свой ум, не только вы станете счастливыми, но также и многие другие люди станут...»

«И расцветают маки. О прозе Евгения Ивановича Носова. Как сам к людям относишься, так и они к тебе будут относиться. Кто не слыхал этой Евангельской истины! Но многие ли ее помнят?. Русский писатель Евгений Иванович Носов из тех, кто помнит. Однажды он прибирал на книжных полках. Попался оранжевый томик стихов Александра Яшина с веткой рябины на обложке. Разломил наугад книгу, и открылись строчки, словно завещанные ушедшим поэтом: Покормите птиц зимой, Пусть со всех концов К вам слетятся, как...»

«Пьер Дюкан Я не умею худеть ПРЕДИСЛОВИЕ ДЛЯ ТЕХ, К ТО ХОЧЕТ БЫТЬ ЗДОРОВЫМ 20 миллионов французов страдают проблемой излишнего веса, 35–40 тысяч людей умирают от этого каждый год. Но кого это беспокоит? ВАС! И вы не знаете, что делать? Я предлагаю вам свою методику. Не потому что она моя, а потому что на склоне жизни, после 35-летнего опыта ее ежедневного применения, я убедился, что она лучшая среди всех тех, о которых мне приходилось слышать! Вам нужны доказательства? Вот они: 1) 3 миллиона...»

«Демографическая демодернизация и алкоголизация России А.В. Подлазов ОСОБЕННОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ СМЕРТНОСТИ В РОССИИ Одним из важнейших направлений прогресса является демографическая модернизация и, в первую очередь, модернизация смертности, заключающаяся в переносе на более поздние возраста действия определенных причин смертности или даже полном их исключении. Поскольку вероятность смерти зависит не только от ее причины, но и от возраста человека, полный анализ динамики смертности предполагает...»

«Более 100 рецептов Хорошее настроение - всегда! 1 Содержание Первые блюда Супы с мясом 18 Рыбные супы 9 13 Овощные супы 13 20 Вторые блюда 21 34 Блюда из мяса Блюда из птицы 34 38 Блюда из рыбы 39 46 Овощные блюда 47 55 Выпечка и десерты 56 60 Китайские блюда 61 66 Детское меню 67 72 2 1. Русский борщ Ингредиенты: Говядина - 300 г Вода - 1,5 л Свекла - 1 шт. Репчатый лук - 1 шт. Помидор - 1 шт. Белокочанная капуста - 250 г Картофель - 2 шт. Перец болгарский - 1 шт. Томатная паста - 1 ч. л....»

«Эту книгу я посвящаю с любовью и признательностью своему духовному Учителю Александру Хакимову и всем вечным душам, ищущим Господа Введение Здравствуйте, мои дорогие читатели! Мы снова вместе, а это значит, что вы поверили в мою искренность и так же, как и я, хотите разобраться в себе и тех извечных вопросах, что приходят в нашу жизнь – кто я? в чем смысл моего существования? каков мой путь? Все мы – души, ищущие Бога, мечтающие обрести свой Вечный Дом. Что сможет поведать вам маленькая душа в...»

«ВАШИ КРЫЛЬЯ ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО ВОЕНИЗДАТ МОСКВА 1937 ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА I АЭРОДИНАМИКА Книга американского автора Ассена Джорданова Ваши крылья несомненно найдет широкий круг читателей в нашей стране. Ценность книги Джорданова, богато снабженной иллюстративным материалом, заключается в том, что автору удалось последовательно, сжато и просто изложить основы летного дела. Книга Ваши крылья окажет серьезную помощь советской молодежи, стремящейся встать в ряды славных летчиков — гордых соколов...»

«Пояснительная записка Данная рабочая программа по английскому языку разработана для обучения в 5Б классе МБОУ-СОШ №36 на основе федерального компонента государственного образовательного стандарта 2004 г., примерной программы основного общего образования по английскому языку 2004 года с учетом второй ступени (5-9 классы) блока авторской рабочей учебной программы курса английского языка Биболетовой М.З., Трубаневой Н.Н к линии УМК и материалам авторского учебнометодического комплекса,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.