Министерство образования и науки РФ

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Факультет: Химических технологий

Кафедра: Химической технологии органических соединений азота и экологической безопасности производств

Разработка долгосрочного прогноза сроков вскрытия р.Кан

у с. Ирбейского и г. Канска

Пояснительная записка

(ХТОСАиЭБП.000000.040.ПЗ)

Дипломник М.О.Пруткина

Зав.кафедрой Э.С. Бука

Руководитель Д.А. Бураков

Консультанты:

Технологической части И.Н.Гордеев

Безопасности и экологичности В.А. Рогов

проекта

Экономической части Г.И. Сорокина

Нормоконтроль Д.А. Бураков

Задание

Р еферат

Дипломная работа на тему «Разработка долгосрочного прогноза сроков вскрытия реки Кан у с.Ирбейского и г.Канска» выполнена студенткой Пруткиной Марией Олеговной, под руководством профессора, доктора географических наук, Буракова Дмитрия Анатольевича.

Цель дипломной работы – долгосрочный прогноз сроков вскрытия реки Кан при помощи уравнений множественной регрессии и разработка методики долгосрочного прогноза сроков вскрытия.

Дипломная работа содержит пояснительную записку из 109 страниц текста, 39 таблиц, 11 рисунков, 55 литературных источников, 2 приложений, графическая часть из 8 листов формата А1.

Содержание

Введение………………………………………………………………………..					7
1 Физико-географическая характеристик бассейна р. Кан …………………………………………………………………………………..					8
1.1 Географическое положение……………………………………........					8
1.2 Рельеф и геологическое строение…………………………………...					9
1.3 Почвенный покров и и растительность…………………………….					9
1.4 Многолетняя мерзлота……………………………………………….					10
1.5 Климат исследуемой территории…………………………………...					11
1.5.1 Атмосферная циркуляция …………………………………..					11
1.5.2 Солнечная радиация …………………………………………					12
1.5.3 Температура воздуха………………………………………....					13
1.5.4 Осадки………………………………………………………..					14
1.5.5 Снежный покров……………………………………………..					15
1.6 Гидрография района …………………………………………………					15
1.7 Гидрометеорологическая изученность бассейна…………………..					16
2 Факторы вскрытия рек Сибири…………………………………………….					20
2. 1 Установление ледового покрова ……………………………………					20
2.2 Особенности вскрытия рек Сибири…………………………………					23
2.3 Влияние климатических характеристик на вскрытие рек ………...					25
3 Анализ вскрытия реки Кан…………………………………………………					27
3.1 Характеристики вскрытия…………………………………………..					29
3.1.1 Интенсивность таяния льда………………………………..					29
3.1.2 Типы процесса вскрытия…………………………………...					30
4	Формирование и распространение заторов на реках……………………				35
	4.1 Условия формирования заторов…………………………………….				35
5	Разработка методики долгосрочного прогноза вскрытия реки Кан у с.Ирбейское и г.Канска…………………………………………………….				40
	Сбор исходных данных…………………………………………….				41
	5.2 Выбор информативных предикторов на основе парной корреляции………………………………………………………………….				42
	5.3 Факторы, вошедшие в уравнение прогноза и их доли вклада…..				44
	56 5.4 Оценка качества методики…………………………………………
	5.5 Проверка методики на независимом материале…………………..				57
6	Безопасность и экологичность работы........................................................				58
	6.1	Анализ опасных и вредных производственных факторов..............			58
	6.2	Санитарно-гигиенические мероприятия………...............................			60
		6.2.1	Санитарно-гигиеническая характеристика помещения....		60
		6.2.2	Метеорологические условия в помещении........................		62
		6.2.3	Отопление и вентиляция помещения НИЦ.......................		63
		6.2.4	Освещение помещения........................................................		63
		6.2.5	Мероприятия по борьбе с шумом.......................................		64
	6.3	Технические мероприятия по защите от воздействия опасных и вредных производственных факторов..............................................			65
		6.3.1		Защита от поражения электрическим током....................	65
		6.3.2		Защита от статического электричества.............................	66
	6.4	Организационные мероприятия по защите от воздействия опасных и вредных производственных факторов....................................			66
		6.4.1	Организация работы по охране труда................................		66
		6.4.2	Личная безопасность............................................................		68
		6.4.3	Организация рабочего места оператора ЭВМ...................		68
	6.5	Пожарная профилактика и средства пожаротушения.....................			72
	6.6	Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях.......			73
6	Экономические расчеты...............................................................................				80
	7.1	Стоимость оборудования участвующего в работе НИЦ.................			80
	7.2	Расчёт амортизационных отчислений...............................................			81
	7.3	Расчет основной заработной платы работников НИЦ.....................			82
	7.4	Расчет дополнительной заработной платы работников НИЦ.........			84
	7.5	Расчет страховых взносов..................................................................			85
	7.6	Расчет арендной платы.......................................................................			85
	7.7	Составление итоговой сметы.............................................................			85
	7.8	Доходы СУГМС..................................................................................			86
	7.9	Расчет ущерба от наводнений………………………………………			89
	7.10	Оценка результативности научно-дипломпных работ фундаментального и поискового характера………………………………….			95
		7.10.1	Результаты НИР……………………………………………		95
		7.10.2	Количественная оценка……………………………………		95
		7.10.3	Оценка социального эффекта НИР……………………….		96
	7.11	Расчет нормы рентабельности...........................................................			97
З 101 аключение.........................................................................................................					99
С 105 писок использованных источников................................................................
П 106 риложение А.....................................................................................................					89
Приложение В.....................................................................................................

Введение

Гидрометеорологическая изученность территории Восточной Сибири недостаточна. На протяжении многих лет в практике гидрологических прогнозов сроков вскрытия рек данной территории применялись упрощенные эмпирические графики. Характерной чертой настоящего времени является применение современных методов с использованием физико - статистических моделей формирования стока и аппарата математической статистики.

Цель дипломной работы – разработка методики долгосрочного прогноза сроков вскрытия реки Кан у с. Ирбейского и г. Канска с применением качественно новых методов.

В дипломной работе для осуществления поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• создать электронный архив гидрометеорологических данных с 1966 по 2008 г. (с октября по май), и на его основе разработать вариант методики долгосрочного прогноза сроков вскрытии реки Канн;

• разработать методики долгосрочного прогноза сроков вскрытия р. Кан, т.е. получить прогностические уравнения.

Для народного хозяйства важно заблаговременное предупреждение об этом опасном явлении.

Работу автор выполнял в отделе разработки и внедрения гидрометеорологических прогнозов Красноярского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

При выполнении дипломной работы были использованы: карты, атласы, климатические справочники, водные кадастры по данной территории и другая научно-исследовательская литература, предоставленная ГУ «Красноярский ЦГМС-Р». Весь расчет производился с помощью стандартных пакетов обработки информации «Microsoft Excel» и «Statistica».

1 Физико-географическая характеристика бассейна р.Кан

1. Административное положение

Рисунок 1.1 - Карта-схема реки Кан

Кан - река в центральной части Красноярского края, крупный правый приток Енисея, берет начало в Восточном Саяне, на северных склонах горного массива Канского белогорья, после слияния горных рек Дикий Кан и Тихий Кан, пересекает Канско-Рыбинскую котловину и южные отроги Енисейского кряжа. Впадает в Енисей в 108 км севернее города Красноярска. Длина реки 629 км, площадь водозабора 36900 км², средний расход воды 288 м³/сек. Падение от истоков (Дикий Кан) до устья около 1350 м. Самая многоводная фаза водного режима Кана - весенне-летнее половодье. В отдельные годы здесь бывают и летние катастрофические паводки от дождей. Крупные притоки: левые - Пезо, Кирель, Анжа, Большая Уря, Рыбная; правые - Агул с притоком Кунгус, Курыш, Богу-най, Немкина.

1.2 Рельеф и геологическое строение

Средняя часть бассейна представлена Канской лесостепью. Слева от долины Кана на запад к долине Енисея тянется крупно-средне-холмистая

местность, прорезанная долинами притоков р.Кана: Б.Уря, Рыбная и их притоками. Наиболее возвышенная часть рельефа имеет абсолютную высоту 400-500м. Рельеф слабо пересеченный с пологими скатами и мягкими сочленениями.

Нижняя часть бассейна Кана занимает южную оконечность Енисейского кряжа. Рельеф этой части крупно-холмистый, а общий вид местности горный, с глубокими врезанными долинами как самого Кана, так и его притоков. Высота рельефа по правобережью 600-700м над уровнем моря, а слева местность отличается в основном от прилегающей лесостепи только резкой формой рельефа.

В верхней, горной части бассейна местность сложена главным образом кристаллическими (гранит ) и частично осадочными (известняки, песчаники) породами, покрытые таежным перегноем, а по открытым голым вершинам белогорий травянистым перегноем.

В Енисейском кряже бассейн сложен осадочными и кристаллическими породами ( песчаник, известняк, глинистые сланцы, гранит).

Рисунок 1.2 – Река Кан

1.3 Почвенный покров и растительность

Общие сведения о почвенном покрове. Почвы в пределах изучаемой территории столь же разнообразны, как и условия их образования. На почвообразовательный процесс почв, как и на эволюцию растительного покрова, большое влияние оказывают многие факторы, в том числе континентальность климата, экспозиция склонов гор и их крутизна, наличие многолетнемерзлых грунтов и многое другое. Все это в целом определяет и в каждом конкретном районе характер почв, их распространение, режим и тд.

Лесостепная зона представлена разобщенными массивами Красноярской и Канской лесостепи. Преобладающими являются суглинистые и глинистые делювиальные и элювиально-делювиального происхождения почвообразующие породы, а по долинам рек распространены суглино-супесчаные аллювиальные отложения. Канская лесостепь занимает тектоническую впадину, сложен главным образом песчаниками и глинами, среднего и верхнего палеозоя и угленосного отложениями юрского периода.

В пределах рассматриваемой территории растительный покров представлен в широком зональном аспекте, а в горных областях он характеризуется и вертикальной поясностью.

По вершинам белогорий растительность представлена альпийскими и субальпийскими травами. Отроги белогорий покрыты тайгой, состоящих из хвойных пород ( кедр, ель, лиственница, кустарник, ольха и густая трава ).

В средней основной части горной территории бассейна – густая пихтово-кедровая тайга с подлеском, по низинам растительность представлена кустарником из ольхи, мощным моховым покровом и большим количеством бурелома и валежника. С понижением местности на север хвойная тайга сменяется смешанной, а в пределах Канской лесостепи преобладают лиственные леса ( береза, осина, тополь ). По правобережью безлесные пространства сравнительно небольшие и приурочены к населенным пунктам, в то время как по левобережью преобладают открытые безлесные пространства.

Березовые колки и рощи, а изредка сосновые боры, чередуются здесь с открытыми пространствами, которые, как правила, используются под с/х угодья.

В пределах Енисейского кряжа поверхность бассейна поросла хвойной тайгой и смешанным лесом среднего возраста и только к устью Кана имеются отдельные открытые пространства и иногда горелый лес.

Средняя местность бассейна составляет 73% до Канска. Наибольшая лесистость (84%) наблюдается в бассейнах р.Агул и Кунгус.

1.4 Многолетняя мерзлота

Оледенение Саяна незначительное; на северных склонах Саяна, где берет свое начало р.Кан, встречаются отдельные фирновые пятна. В этих же районах отмечается вечная мерзлота, преимущественно с преобладанием таликов.

Многолетнемерзлые грунты встречаются здесь в виде островов среди талого грунта. В степных районах такие острова приурочены к межгорным котловинам. Толщина мерзлого грунта не превышает 15 м около 0˚. Острова многолетней мерзлоты встречаются среди болотных массивов и пойменных лугов, обычно под моховой подстилкой. Местами на оголенных водоразделах Алтайско – Саянской горной страны слой мерзлоты достигает 100 – 200 м. Сезонное протаивание грунта мерзлоты в этом районе превышает 3 м.

1.5 Климат исследуемой территории

Положение рассматриваемой территории в центре азиатского материка обуславливает ее резко континентальный климат с суровой продолжительной зимой и теплым летом. Средняя годовая температура воздуха здесь изменяется от -0,3 до -1,3. А разница между температурами самого холодного и самого теплого месяцев, характеризующая степень континентальности климата, составляет 34-39⁰С.

1.5.1 Атмосферная циркуляция

Атмосферная циркуляция является одним из основных климатообразующих факторов. Ею определяется преобладание переноса (адвекции) воздушных масс с их различными физическими свойствами или преобладание стационарных синоптических положений, способствующих процессу трансформации воздуха под влиянием местных физико-географических условий.

Процессы циркуляции атмосферного воздуха зимой находятся под влиянием низкого давления Сибирского антициклона, а летом - пониженного давления над континентом и высокого давления над Северным Ледовитым океаном. В исследуемый район поступают, в основном массы континентального полярного воздуха, реже – арктического. Тропические массы воздуха доходят редко. В тылу циклонов и при развитии антициклонов поступает выхоложенный над континентом арктический воздух с Баренцева и Карского морей, а также с полуострова Таймыр и Якутии. В это время устанавливается сухая и очень холодная погода. Морской воздух с Атлантического океана проникает через Урал и Западную Сибирь в трансформированном виде и вызывает обильные снегопады и оттепели зимой, дождливую и прохладную погоду летом.

1.5.2 Солнечная радиация

Солнечная радиация – это электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца.

Солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, является одним из основных климатических факторов.

Она сильно влияет на Землю только в дневное время, безусловно - когда Солнце находится над горизонтом. Также солнечная радиация очень сильна вблизи полюсов, в период полярных дней, когда Солнце даже в полночь находится над горизонтом. Однако зимой в тех же местах Солнце вообще не поднимается над горизонтом, и поэтому не влияет на регион. Солнечная радиация не блокируется облаками, и поэтому всё равно поступает на Землю (при непосредственном нахождении Солнца над горизонтом). Солнечная радиация передаётся на Землю посредством излучения, а не методом теплопроводности.

Сумма радиации, полученной небесным телом, зависит от расстояния между планетой и звездой – при увеличении расстояния вдвое количество радиации, поступающее, от звезды на планету уменьшается вчетверо (пропорционально квадрату расстоянию между планетой и звездой). Таким образом, даже небольшие изменения расстояния между планетой и звездой (зависит от эксцентриситета орбиты) приводят к значительному изменению количества поступающей на планету радиации. Эксцентриситет земной орбиты тоже не является постоянным. С течением тысячелетий он меняется, периодически образуя практически идеальный круг. Иногда же эксцентриситет достигает 5% (в настоящее время он равен 1,67%), то есть в перигелии Земля получает в настоящее время в 1,033 больше солнечной радиации, чем в афелии, а при наибольшем эксцентриситете - более чем в 1,1 раза. Однако гораздо более сильно количество поступающей солнечной радиации зависит от смен времён года – в настоящее время общее количество солнечной радиации, поступающее на Землю, остаётся практически неизменным. На широтах 65 с.ш. летом количество поступающей солнечной радиации более чем на 25% больше, чем зимой. Это происходит из-за того, что Земля по отношению к Солнцу наклонена под углом 23,3 градуса. Зимние и летние изменения взаимно компенсируются, но, тем не менее, по росту широты места наблюдения всё больше становится разрыв между зимой и летом, так, на экваторе разницы между зимой и летом нет. За Полярным кругом же летом поступление солнечной радиации очень высоко, а зимой очень мало. Это формирует климат на Земле. Кроме того, периодические изменения эксцентриситета орбиты Земли могут приводить к возникновению различных геологических эпох: к примеру, ледникового периода.

На исследуемой территории высокий радиационный баланс отмечается весной в период снеготаяния (в апреле) за счет уменьшения облачности в этот период.

Продолжительность солнечного сияния в исследуемом районе составляет около 1800 часов в год, отклонения в отдельные годы достигают 200-250 часов. На дне котловин и в узких долинах продолжительность солнечного сияния уменьшается.

Годовые величины суммарной солнечной радиации, в среднем, составляет 96-97 ккал/см² . Величина поглощенной радиации зависит от альбедо подстилающей поверхности, которое существенно меняется в течение года. При наличии снежного покрова поглощается не более 30% суммарной солнечной радиации, летом – 80-90%. Полученная земной поверхностью тепловая энергия расходуется в основном на испарение и турбулентный теплообмен между подстилающей поверхностью и атмосферой.

1.5.3 Температура воздуха

Средняя многолетняя температура самого холодного месяца (январь) на водосборе Кана в предгорных районах колеблется от -16 до -20⁰С, а самого теплого (июль) – от 16до 19⁰С. В горах температура воздуха в мае-июле с увеличением высоты в среднем уменьшается на 0,5-0,6⁰С.

Средняя месячная температура воздуха в отдельные годы значительно отклоняется от нормы. Наибольшее отклонение она достигает зимой. Максимальная температура воздуха наблюдается в июне-июле и бывает равна 38⁰С. Минимальная температура воздуха в январе достигает -60⁰С. Сумма средних суточных температур воздуха ниже 0⁰С колеблется от 2000 до -2500⁰С, выше 0⁰С – от 1930⁰С до 2170⁰С.

Быстрый переход температуры воздуха от отрицательных значений к положительным весной и наоборот осенью позволяет достаточно точно определить длительность холодного периода в разных зонах бассейна.

В предгорных районах бассейна Кана средние даты перехода температуры воздуха через 0⁰С приходятся весной на начало второй декады апреля, а осенью – на конец второй декады октября. Разница между ранними и поздними сроками перехода температуры воздуха через 0 ⁰С как для осени, так и для весны составляет 4 декады.

Вертикальный градиент температуры воздуха в течение года изменяется довольно значительно. Наибольшие градиенты температуры воздуха наблюдаются весной и летом, когда температура воздуха уменьшается на 0,4-0,6 ⁰С с подъемом высоты на 100м.

В таблице 1.1 приведены вертикальные градиенты температуры воздуха, которые изменяются в течение года по станциям Оленья-Речка-Канск, Оленья-речка-Солянка.

Таблица 1.1 - Вертикальные градиенты температуры воздуха

Станции	Разность высот, м	Месяц
		1	2	3	4	5	6
Оленья-Речка-Канск	1201	0,1	0,2	-0,1	-0,4	-0,5	-0,6
Оленья-речка-Солянка	1054	-0,1	0	-0,2	-0,5	-0,6	-0,6

1.5.4 Осадки

Характерным для большинства районов этой группы является недостаточное количество осадков (годовая норма меньше или немного превышает 400 мм). Под влиянием антициклонической циркуляции в холодный период осадков выпадает мало. Наименьшее их количество приходится на февраль – март.

Максимум осадков, в основном, приходится на июль, в отдельных районах на июль – август. Летние осадки носят преимущественно ливневой характер и могут быть очень интенсивными, когда за одни сутки выпадает месячная норма осадков. Максимальное суточное количество осадков (120 мм) зафиксировано на станции Агинское.

В таблице 1.2 приведены осадки бассейна Кана по станциям: Канск, Солянка, Уяр, Ирбейское, Агинское.

Таблица 1.2 – Осадки в бассейне Кана

Месяц	Станция
	Канск	Солянка	Уяр	Ирбейское	Агинское
1	14	13	16	15	12
2	12	11	14	13	14
3	10	11	13	12	13
4	17	21	24	21	22
5	31	41	40	44	46
6	44	50	48	53	65
7	65	71	71	76	82
8	57	62	66	70	78
9	39	46	50	48	52
10	26	30	31	30	28
11	25	24	30	26	22
1 Продолжение таблицы 1.2 2	19	18	21	23	18
год	359	398	425	431	452

5. Снежный покров

Устойчивый снежный покров образуется в конце октября - начале ноября и держится 160-180 дней. Самая ранняя дата образования снежного покрова приходится на 5 октября - это Абанский и Тасеевский районы, самая поздняя дата образования снежного покрова приходится на 16 декабря и отмечалась в районах Саянском, Ирбейском и Канском. Разрушается снежный покров, в среднем, от 3 до 16 апреля, самая ранняя дата разрушения приходится на 7 марта районе Канска. Самая поздняя дата разрушения снежного покрова - 30 мая в Саянском районе [12,13,3].

5. Гидрография района исследования

За истоки реки Кан принята р.Дикий Кан, которая берет начало из Канского озера, расположенного между отрогами Канского и Тукшинского белогорий Восточного Саяна.

Верхняя часть бассейна р.Кан лежит в области, занимаемой Восточно-Саянским нагорьем, в средней части река протекает по Канской лесостепи, ниже до устья, долина Кана прорезает Енисейский кряж.

Река Кан от истоков до г.Канска имеет направление с юга на север, у г.Канска река круто поворачивает на запад, затем в месте впадения в него реки Рыбной опять течет на север и впадает справа в р.Енисей на 2231км от устья.

Длина реки 626км, площадь бассейна равна 36900км² .

Верхняя часть бассейна представляет древний приподнятый пенеплен, основные массивы которого в месте соединения Канского, Пензинского, Тукшинского белогороий и Агульских белков – имеют плоские и широкие волорозделы, сглаженную поверхность со следами древнего, и частично, современного оледенения. Абсолютные высоты наиболее приподнятых частей белогорий составляет 2500-3000 м. ( р.Пирамида 3292 м ) над уровнем моря. К северу осевые части этих белогорий становятся более изрезанными, представляют собой пенеплен, разбитый сдвигами, сбросами и глубокими врезанными долинами.

Ниже впадения р.Пезо от белогорий на северо – и северо-восток отходят отроги, ограничивающие Канскую лесостепь с юга.

Абсолютная высота бассейна в горной части в среднем достигает 1600м, к северу высота уменьшается до 700-900м над уровнем моря.

Основная часть водосброса выше Канска, расположена до высоты 800м, или составляет 74% от общей площади.

Средняя высота бассейна равна 727м.

▲- гидрометеорологические станции (Ильинка, Канск, Агинское, Солянка);

●- гидрометеорологические посты (Канск, Ирбейское, Кан – Оклер, Петропаловка – 1, Ильинка, Агинское).

Рисунок 1.3 – Карта-схема гидрометеорологических станций и постов

5. Гидрометеорологическая изученность бассейна

Река Кан (2008 год):

1. Пос. Кан-Оклер ( расстояние от устья,км=482, площадь водосбороса кв,км=4180, отметка нуля поста высота=371,43м);

2. Город Канск расстояние от устья,км=230, площадь водосбороса кв,км=23000 отметка нуля поста (высота=197,98м);

3. Село Ирбейское ( расстояние от устья,км=355, площадь водосбороса кв,км=8710, отметка нуля поста (высота=246,32)

4. Село Агинское-р.Анжа ( расстояние от устья,км=33, площадь водосбороса кв,км=1180, отметка нуля поста высота=40, система высот условная);

5. Село Петропаловка-1-р.Агул( расстояние от устья,км=10, площадь водосбороса кв,км=11500, отметка нуля поста высота=239,31м, система высот БС);

6. Село Ильинка- р.Кунгус ( расстояние от устья,км=32, площадь водосбороса кв,км=3600, отметка нуля поста высота=266,25м).

В таблице 3 - представлена характеристика метеорологических станций.

Таблица 1.3 - Гидрометеорологические станции и их характеристика

№ и название поста	Краткая характеристика
Кан - Канск	Пост расположен у города в 1,9км ниже автодорожного моста. Местность, прилегающая к посту, холмистая, открытая. Долина реки шириной до 5 км, застроена Пойма левобереж­ная, шириной 2,5 км, затопляется при уровне воды 400 см. Русло прямолинейное, песчано - галечное, слабодефор­мирующееся, в летний период зарастает. Берега крутые, раз­мываемые: правый берег высотой 10-12 м, левый - 3-4 м, по­крыты травяной растительностью н кустарником. Ледостав на реке сопровождается заторами. На ледовый режим оказывают влияние сбросы тёплых вод промышленных предприятий.
Кан - Ирбейское	Пост расположен в восточной части села, в 800м ниже автодорожного моста. Местность, прилегающая к участку поста, холмистая; правобережная часть покрыта смешанным лесом, левобережная- открытая. Долина реки шириной 3,5км; склоны к Продолжение таблицы 1.3 рутые, высотой до 50м. Пойма двухсторонняя, покрыта
Кан - Кан-Оклер	Пост расположен на северной окраине поселка в 25м выше люлечной переправы. Прилегающая местность холмистая, покрыта хвойным лесом. Долина реки ящикообразная, шириной 0,6 - 0,8 км. Пойма левобережная, шириной 80 и, начинает затопляться при уровне воды 321 см. Русло прямолинейное, каменисто-галечное, устойчивое. Правый берег крутой, высотой 120 м, левый - относительно по­логий, высотой 4-5 м. Для участка поста характерно образование зажоров в осенний период и заторов - весной.
Анжа – Агинское	Пост расположен юго-восточнее села в 30м выше автодорожного моста. Прилегающая местность холмистая, покрыт густым лесом. Долина реки ящикообразная, склоны крутые: правый высотой 20 -25 м, левый умеренно пересечены, поросли смешанны кустарником. Пойма левобережная, шириной 1,0 при уровне воды 195 см. Русло песчаное, деформирующееся. Берет в 2,5 м, заросли травой, кустарником; размываемые.
Агул – Петропавловка – 1	Пост расположен 400м западнее села, в 9км выше автодорожного моста. Прилегающая местность холмистая, поросшая лесом. Долина реки
	ящикообразная, левый склон крутой, правый - пологий. Пойма двух левобережная - заливной луг, шириной 1,5 км, начинает заливаться при уровне воды 575 см; правобережная -начинает затопляться при уровне воды 526 см. Русло слабоизвилистое, песчано-галечное, реющееся. Берега высотой 2-3 м, поросли травой.
К Продолжение таблицы 1.3 унгус – Ильинка	Пост расположен западнее села, в 1,5км ниже автодорожного моста. Прилегающая местность холмистая, поросшая лесом. Долина реки пойменная, шириной 5,0 км. Правый крутой, высотой 30-40 м; левый - пологий, высотой до 10 и. Пойма двухсторонняя, покрыта луговой растительностью: правобережная шириной 700 м, левобережная - до 3,5 км, затопляется при уровне воды 400 см. Русло реки прямолинейное, галечное, деформирующее­ся. Берега обрывистые, высотой до 2 м, покрыты луговой растительностью. Выше и ниже поста имеются острова и перекаты, где в период вскрытия наблюдаются заторы.

2. Факторы вскрытия рек Сибири

2.1 Установление ледового покрова

Ледовый режим рек формируется в условиях арктического, субарктического и умеренного климатических поясов (по Алисову) центральных районов Евразии при широком распространении в этих местах многолетней мерзлоты. Простирание изучаемой территории в меридиональном направлении (52-72с.ш) обуславливает хорошо выраженную широтную зональность, а в горных районах также и высотную поясность; она четко проявляется в ледовом режиме рек. Особенно хорошо это выражено в различии по времени наступления ледовых явлений и их продолжительности в северной и южных частях территории и по высотным зонам.

Исследованиями атмосферных процессов, влияющих на ход и процесс промерзания и вскрытия рек бассейна Енисея занимались Чернов И.М, Савченкова Е.И и др.

Установлено, что появление льда на реках осуществляется под влиянием северных и северо-западных потоков воздушных масс, обычно наблюдаемых в октябре, когда происходит переход температуры через 0⁰С к отрицательным ее значениям. В начальной стадии адвекции холодных воздушных масс, обычно наблюдаемой в третьей декаде сентября - начале октября, происходит наиболее раннее образование льда; если же заток холодных воздушных масс осуществляется во второй половине октября, то этот процесс происходит несколько позднее средних многолетних сроков.

Появление льда на реках в южной части изучаемой территории нередко связано с формированием и развитием сибирского антициклона, наличие которого обуславливает выхолаживание приземных слоев атмосферы.

Вскрытие рек происходит при установлении устойчивого положительного баланса тепла на поверхности водосборов в весенний период, после перехода температуры через 0⁰С к положительным ее значениям. На юге это наблюдается в середине апреля, в северной части территории – в конце мая - начале июня. Характерным атмосферным процессом весной является вынос теплых воздушных масс с юго-запада (Средняя Азия, Казахстан) в северо-восточном направлении, что обычно осуществляется по западной периферии высотного гребня, формирующегося в это время над районами Средней Сибири.

Фазы зимнего режима на реках изучаемой территории наблюдается ежегодно, их общая продолжительность составляет более половины календарного года.

На реках ежегодно в октябре-ноябре образуется ледостав, которому предшествует период замерзания (возникновение и развитие заберегов, появление шуги, ледохода). Ледостав – самая устойчивая и наиболее длительная фаза ледового режима (150-200 дней).

В апреле-июне реки вскрываются ото льда; в это время наблюдаются выходы воды на поверхность льда, образование закраин, происходят подвижки льда, отмечается весенний ледоход, возникают заторы льда и т.д. На ледовых режимах водотоках, в отличие от больших и средних рек, заметное влияние оказывают местные (зональные) факторы. Следует отметить, что создание в бассейне Енисея крупных гидроэлектрических станций, в первую очередь Красноярской, в значительной мере повлияло на ледовый режим некоторых участков реки; это частично нашло отражение в помещенных ниже материалах и особо охарактеризовано в разделе «Влияние гидротехнического строительства…».

Замерзание рек. Появления ледяных образований на реках бассейна в осенний период. Первичной формой ледяных образований на реках бассейна являются забереги. Они образуются в скорее после устойчивого перехода температуры через 0⁰ С или при отдельных, очень резких и кратковременных похолоданий. На малых реках со слабым течением воды и при отсутствии ветра забереги обычно увеличиваются по ширине и, смыкаясь, образуют сплошной ледяной покров. Одновременно или через 1-2 дня ( в зависимости от погодных условий) после образования заберегов появляются сало и шуга, сначала у берегов, а затем на всей реке. На участках со слабым течением (скорость до 0,5м/с) наблюдается сало. К таким участкам относятся Енисей ниже устья Подкаменной Тунгуски, левобережные его притоки, протекающие по Западно - Сибирской равнине, на которых лед образуется исключительно на поверхности потока, так как процесс формирования ледяного покрова протекает сравнительно быстро. На горных реках отмечается сало, но как кратковременное явление, причем оно не всегда фиксируется наблюдателями.

На реках с быстрым течением наблюдается интенсивное образование шуги, особенно на порогах, перекатах. Из плавучих ледяных образований она является наиболее распространенной и отмечается на большинстве рек бассейна, в частности на Енисее от истока до устья Подкаменной Тунгуски, на участках верхнего течения южных и северных его притоков, за исключением мест со спокойным течением (преимущественно на левобережных реках). На всех шугоносных водотоках наблюдаются забереги и продолжительный осенний ледоход. Большое влияние на формирование ледохода на реках оказывают снегопады. Снег, сдуваемый ветром и непосредственно попадающий в воду, образует обширные поля снежницы, которая увлекается током воды и при значительном похолодании превращается в лед, увеличивая тем самым массу льда, плывущего по рекам и во времени осеннего ледохода. Иногда, при потеплениях, образование льда на реках временно прекращается.

В подготовительный период замерзания больших рек существенное влияние на их ледовый режим оказывает лед, поступающий в основную реку из русел ее притоков. Особенно это характерно для Енисея. Приточный лед на Енисее (густота льда 0,3-0,8) обычно наблюдается у берегов полосой 0,1-0,5 общей ширины реки в условиях, когда на стержне реки температура воды еще относительно высокая (0,8-2,0градуссов). В случаях, когда устья притоков расположены сравнительно близко друг от друга, лед, выносимый этими притоками, прослеживается в виде непрерывной полосы возле правого и левого берега. На поворотах русла течение и ветер выносят его в среднюю часть реки. Если же устья притоков на значительном расстоянии одно от другого, то лед проходит лишь на отдельных участках главной реки и полностью или частично тает.

Вынос льда большими притоками часто обуславливает начало ледохода на главной реке. На Енисее это явление нередко оказывает большое влияние на сроки завершения летней навигации. Большое количество льда ежегодно выносится в русло Енисея самым большим его притоком - Ангарой, причем это происходит на 3-8 дней раньше даты появления первых ледяных образований на главной реке. На участке Енисея от устья Ангары до Енисейска ангарский лед наблюдается обычно у правого берега в виде полосы, занимающей в среднем 0,3-0,6 ширины реки; на поворотах лед распространяется на всю ширину потока, создавая значительные трудности для судоходства. На участке Назимово (150-180 км от города Енисейска) ангарский лед обычно растаивает. Лед, выносимый Нижней Тунгуской, отмечается на 4-5 дней ранее появления ледохода на самом Енисее; у с. Селиванихи средняя дата его появления 15/Х, однако до с.Курейки он не доходит, растаивая пока еще в тепловой воде Енисея. Лед, поступающий по Нижней Тунгуске, идет в течение 7-9 дней, до момента образования ледяной перемычки в устьевом участке этой реки, после чего вынос льда прекращается. Аналогичное явление происходит ниже впадения реки Курейки.

Сроки наступления ледостава. Наиболее характерной чертой наступления ледостава на реках является неравномерность его распространения по длине водотоков вследствие образования ряда ледяных премычек, между которыми в дальнейшем образуется неподвижный ледяной покров.

Толщина льда. После наступления ледостава толщина льда на реках увеличивается. Нарастание льда происходит неравномерно; интенсивность этого процесса зависит от хода температуры воздуха, мощности снежного покрова, образовавшегося на поверхности льда и т.д. На реках южных районов наибольшая толщина льда отмечается в марте, на реках северных районов- позднее, в конце апреля- начале мая.

Толщина льда на реках колеблется в больших пределах, что в основном зависит от географического положения их бассейнов.

По метеорологическим условиям зима 1955-56г. Была обычной, количество осадков и температура воздуха были близки к норме. В такие зимы толщина льда обычно составляет около одного метра или немного больше этой величины.

На основе анализа материалов Лисер пришел к выводу, что необычная толщина слоя льда обусловлена условиями предшествующего замерзания. В период установления ледостава наблюдалось несколько волн тепла. Одна из таких волн застала кромку ледостава в районе устья р. Мана. В этот день (23/XI) средняя температура воздуха поднялась до 3,5 градуса, а максимальная достигла 7 градусов. В результате потепления возникла мощная подвижка льда, кромка ледостава была сорвана и ледяные массы уплотнились. При подвижки льда под ледяной покров были подбиты обломки льда и массы шуги. Все это вместе взятое способствовало нарастанию ледяного покрова до экстремальных значений, что и было выявлено во время маршрутной ледомерной съемки.

Большое влияние на интенсивность нарастания толщины льда в течение зимы оказывают термический режим, характер выпадения осадков (снег) и распределение их во времени и ряд других причин. В случаях, когда на ледяном покрове образуется мощный слой снега, толщина льда на 20-50% меньше средней максимальной ее величины за многолетний период [3,1].

2. Особенности вскрытия рек Сибири

Саянские реки вскрываются, как правило, во второй половине апреля, когда на солнечных склонах по низу долин интенсивно тает снег. Ледоход часто сопровождается заторами, и тогда вода выше затора поднимается на несколько метров.

В конце мая – июне высоко в горах начинается активное таяние снегов. Вода в реках быстро прибывает и достигает максимума своего подъема. При обильных дождях этот процесс усугубляется. Подъем воды в реках с затоплением поймы и пойменных островов возможен в течение всего лета.

Как и на других реках умеренных широт северного полушария, протекающих в меридиональном направлении с юга на север, процесс вскрытия рек рассматриваемой территории в основном происходит в результате теплового и механического фактора, причем второй является следствием первого.

Вскрытие рек представляет собой один из сложнейших физических процессов. Обычно вскрытию предшествует подготовительный период, длительность которого исчисляется промежутком времени от даты перехода температуры воздуха через 0 С к устойчивым положительным температурам до начало вскрытия реки, которое наиболее четко проявляется в активной своей фазе- начале весеннего ледохода.

Одним из первых признаков приближающегося вскрытия рек является появление на льду талой воды (вода на льду), которая образуется в скорее после перехода температуры воздуха через 0 С к устойчивым ее значениям. В начале таяния снега вода просачивается через оставшийся его слой, частично пропитывает его, достигает поверхности льда и начинает постепенно разрушать его. Талые воды, количество которых увеличивается, заполняют углубления на льду и далее стекают по уклону в виде потоков, все более усиливающихся от поступления новых масс воды (вода поверх льда). Текущая вода по льду производит разрушительную работу. Часть ее проникает под лед, часть продолжает скатываться по желобу, образовавшемуся в результате прогиба и оседания льда, а часть течет вдоль берегов, образуя промоины и закраины. Постепенно увеличиваясь в размерах, промоины, соединяясь с закраинами (полосами «чистой» воды у самих берегов), образуют разводья- участки, свободные ото льда. Разводья возникают также и в результате подвижек льда в моменты, предшествующие вскрытию рек.

Вода, проникая под ледяной покров, повышает уровень в реке, от этого лед вспучивается, приподнимается, разрушается. Процесс разрушения льда наиболее интенсивно протекает на перекатах и быстротоках благодаря более значительным здесь скоростям течения воды и заметному к этому времени повышению уровня воды. Все это, в конце концов, приводит к тому, что масса льда отрывается от берегов и всплывает (лед подняло). Далее процесс разрушения принимает более активный характер: ледяные поля смещаются, разламываются, большие льдины в свою очередь дробятся на мелкие.

Процесс стаивания льда весной зависит от температуры воды и скорости течения; так как на разных участках на разных участках русла данный процесс весной протекает с различной интенсивность, то прямое свое отражение это находит в различиях распределении толщины льда перед вскрытием.

Наиболее характерным признаком близкого вскрытия реки является подвижка льда. Для больших рек изучаемой территории она представляет собой типичное явление. Первая подвижка льда на Енисее наблюдается за 2-4 дня до вскрытия. Однако в отдельные годы имеют место случаи, когда это явление происходило за 10-17 дней до вскрытия.

Подвижка льда, как правило, происходит при уже начавшемся подъеме воды в реках. Высота этого подъема может быть различной, что зависит от целого ряда причин- интенсивности таяния снега и льда, количества талых вод, поступивших в русло реки, и т.д. Подвижка льда, наблюдающаяся задолго до вскрытия реки и наступления ледохода,- редкое явление. Оно отмечается в период ранней временной оттепели, сменившейся резко выраженной волной похолодания.

Обычно после 1-2 дней с подвижками в течение некоторого (чаще всего короткого, исчисляемого несколькими сутками) времени лед продолжается находится в стабильном состоянии.

Однако после нескольких подвижек (а нередко и после одной подвижки) он уже утрачивает свою прочность. Когда же водность потока увеличивается настолько, что лед может транспортироваться по руслу, происходит вскрытие и начинается весенний ледоход.

И.Я. Лисер, рассматривая причины механизма весенних подвижек льда в увязке с общим ходов вскрытия Енисея, установил два вида подвижек.

Первый тип характеризуется тем, что подвижка непосредственно предшествует вскрытию реки, причем место подвижки располагается близ кромки участка весеннего ледохода. В результате подвижки отмечается местный подъем уровня воды, что способствует последовательности процесса вскрытия. На участках реки выше места подвижке льда может наблюдаться ледоход. Этот тип наиболее характерен дл нижнего течения Енисея.

Подвижки второго типа обуславливаются неоднородностью состоянию льда по длине реки на кануне ее вскрытия.

Ранее других рек (11-22апр) вскрываются юные притоки Енисея, протекающие в пределах Минусинской котловины (Оя, Туба, Абакан), а также сам Енисей (24-26апр) на участке между селением Абакано-Перевоз и Новоселово, на 2-3 дня позднее он вскрывается у г.Красноярска. Одновременное вскрытие реки Кан (24апр) обуславливает ледоход на Енисее у селений Павловщина (25апр) и Казачинского (28апр).

В.М. Самочкин, исследуя характер весеннего ледохода на больших сибирских реках, пришел к выводу, что на отдельных их участках данное явление носит различный характер. Эти различия в основном проявляются в длительности подготовительного периода, величине повышения уровня воды, воздействии на речное русло и размерах повреждений, причиненных ледоходом русловым и прибрежным сооружениям.

Для Енисея и других больших сибирских рек развитие весенних процессов в основном зависит от климатических условий. Последнее оказывает определяющее влияние не только на сроки вскрытия рек и начала ледохода, но и на его характер и продолжительность, а также на скорость, с какой происходит передвижение по реке волны вскрытия. В затяжные, недружные весны взламывание и разрушение ледяного покрова на участках верхнего течения больших рек происходит медленно. В то же самое время в нижнем течении этих водотоков лед в значительной степени разрушается под влиянием теплового фактора и к моменту прихода сюда из верхней части бассейна волны весеннего половодья сравнительно легко подвергаются механическому взлому, что ускоряет процесс вскрытия [3,8,9].

2. Влияние климатических характеристик на вскрытие рек

Температура воздуха в весенний период- температура воздуха в марте (декадная, месячная). Например, при низкой температуре марта более вероятна холодная погода в первой половине апреля и последующее интенсивное потепление в конце апреля. Сроки начала и продолжительность процессов ледообразования, замерзания, ледостава и вскрытия определяются особенностью его термического режима, условиями теплообмена воды с атмосферой. Интенсивное выхолаживание водной массы начинается, в среднем, с третьей декады октября, когда наблюдается устойчивый переход средних суточных температур воздуха через 0 С.

Солнечная радиация- чем более теплые дневные дни в весенний период, тем быстрее тает снег, и тем быстрее рушится лед.

В зимний сезон в районах с мягким климатом вода скапли­вается от таяния снега и выпадающих дождей во время прохож­дения глубоких оттепелей. В районах с суровым климатом это явление есть следствие ухудшения русловых условий протека­ния водных масс, особенно оно развито на промерзающих до дна реках, где становится причиной образования наледей. На гор­ных реках с развитыми шугоходами «вода на льду» связана с образованием местных ледоставов и зажоров.

Термические особенности зимнего периода. Температурный режим зимнего периода определяет толщину ледяного покрова, которая после суровых зим достигает одного метра и более. На участках торосистого льда и наледей общая толщина ледяной массы может превышать 200-300 см. Таким образом, прочность и объем ледяного материала увеличиваются в холодные зимы, что повышает вероятность образования весенних заторов льда.

Влияние условий весеннего периода. Интенсивность нарастания весенних процессов определяет соотношение между тепловым и механическим фактором вскрытия реки. Если весенние процессы протекают «вяло», затягиваются, повторяются возвраты холодов,– происходит существенное ослабление льда под действием солнечной радиации. В этом случае вскрытие рек происходит относительно спокойно. Чем дружнее весна, тем больше проявляется механический фактор вскрытья, – взламывание льда в условиях быстрого роста уровня воды. В этом случае формируется густой ледоход и мощные заторы льда.

Подвижки кромки ледяного покрова представляют собой яв­ление более или менее равномерно передвигающееся вниз по реке по мере продвижения по ней вскрытия. Они свойственны рекам текущим с юга на север, на которых механический фак­тор в уничтожении ледяного покрова является доминирующим.

При чисто тепловом вскрытии происходит простой процесс потери прочности ледяного покрова, и подвижки совершаются без каких-либо изменений водоносности реки, т. е. при зимних или даже снижающихся, уровнях воды.

При участии, хотя бы и незначительном, механического фак­тора в процессе разрушения ледяного покрова подвижки проис­ходят уже при повышающихся уровнях воды. Чем боль­ше роль механического фактора в разрушении ледяного покро­ва, тем при больших подъемах уровней совершаются подвижки.

Основными параметрами для описания выше перечисленных факторов являются температура воздуха за зимний и весенний периоды, даты и уровни воды в начале ледостава, уровень и дата начала ледовых явлений, разности уровней воды, характеризующие скорость их изменения.

2. Анализ вскрытия реки Кан

Процесс вскрытия рек характеризуется разрушением ледяного покрова вследствие уменьшения его толщины и прочности под влияние притока тепла и воздействия механических сил, включая подвижки льда, появление закраин, полыней, ледоход, и завершается полным очищением реки ото льда. Начинается процесс таяния еще до устойчивого перехода температуры воздуха к положительным значениям, но после того, как тепловой баланс ледяного покрова становится положительным.

Уменьшение толщины и прочности льда происходит в результате поверхностного и внутреннего таяния под влиянием тепла солнечной радиации, воздуха и воды, а также вследствие увеличения скорости течения при подъеме уровня воды. Относительная роль теплового и механического факторов во вскрытии реки зависит от гидрологического режима и метеорологических условий весеннего периода. Наиболее интенсивное развитие этого процесса происходит в конце ледостава, когда сопротивляемость ледяного покрова уступает разрушающим усилиям. Под воздействие сил потока и ветра исчезает связь его с берегами, теряется устойчивость и нарушается целостность (сплоченность). Образовавшиеся льдины и поля либо тают на месте, либо сплавляются вниз по реке. В местах повышенной толщины и прочности ледяного покрова, или недостаточной ледопропускной способности русла, вскрытие реки сопровождается формированием заторов.

С.Н. Булатов для оценки прочности тающего льда создал структурную модель разрушения ледяного покрова и установил необходимое количество тепла для ослабления межкристаллических связей, вызывающее потерю прочности льда различной структуры.

Уравнение, связывающее относительное разрушающее напряжение тающего льда ( на изгиб) с содержанием в нем жидкой фазы, выраженной количеством затраченного на ее образование тепла солнечной радиации S₀ (на единицу объема) :

)² . , (1)

где S₀ - количество тепла солнечной радиации, при поглощении которого теряется прочность.

Значение S₀ зависит от объема пор, образующихся при таянии льда, а соответственно и от формы размеров кристалла.

Процесс разрушения ледяного покрова развивается в зависимости от его мощности к началу таяния, погодных и гидрологических условий весеннего периода.

Вскрытие рек наступает в тот момент, когда лед теряет прочность, т.е спаянность между кристаллами исчезает и ледяной покров рассыпается на отдельные кристаллы или группы кристаллов. В тот момент, когда прочность льда достигает предельных значений, происходит вскрытие рек.

На больших и средних реках процесс разрушения ледяного покрова более сложный. Наряду с ослаблением прочности льда под влиянием тепловых факторов происходит нарушение целостности и взлом ледяного покрова под влиянием колебаний уровня воды и воздействия гидродинамической нагрузки. Развитие процесса разрушения ледяного покрова происходит в следующей последовательности:

1. Нарушается связь ледяного покрова с берегами;

2. Расчленяется ледяной покров на ледяные поля;

3. Разрушаются ледяные поля на льдины.

Необходимым условием нарушения связи ледяного покрова с берегами являются образование вдольбереговых трещин при подъеме уровня воды, превышающем максимальную высоту прогиба ледяного покрова (Н˃f_кр).

При подъеме уровня воды в реке выше уровня замерзания вслед за образованием вдольбереговых трещин ледяной покров всплывает и работает под нагрузкой, как полубесконечная плита на упругом основании. Если гидро- и аэродинамическая нагрузка на ледяной покров и горизонтальная составляющая силы веса льда в направлении течения превышают его сопротивляемость, то в местах концентрации напряжений образуются поперечные трещины. При дальнейшем повышении уровня воды под влиянием водного потока происходят подвижки, способствующие расчленению ледяного покрова на ледяные поля по линиям трещин, а также в местах наименьшей прочности льда. Преобладают подвижки, приводящие к смещению ледяного покрова на небольшие расстояния. Однако на некоторых реках происходят мощные подвижки льда, захватывающие участки протяженностью 15-2 км. Размеры и продолжительность подвижек зависят от соотношения сил, способствующих и препятствующих движению льда в реке. До начала ледохода может быть несколько подвижек и большей частью при больших подъемах уровней воды. В процессе движения ледяные поля, обладающие различным запасом кинетической энергии, сталкиваются и разрушаются на льдины. Кроме того, образование льдин происходит при прохождении ледяных полей кривой спада, в сужениях и на отмелях.

Условия разрушения и движения льда на различных участках реки неодинаковы вследствие неоднородности гидрологических и морфологических характеристик, толщины и прочности льда. Ледоход начинается на тех участках реки, где имеются необходимые и достаточные условия для взлома ледяного покрова и движения льда вниз по реке, т.е. достаточная энергия потока и необходимая ледопропускная способность русла.

Распространение волны вскрытия прекращается на тех участках реки, где эти условия не выполняются. Задержка может быть кратковременной и не нарушит общего хода процесса вскрытия в том случае, если при остановке льдин сохранятся устойчивость и однослойное распределение их на водной поверхности. Однако характер вскрытия существенно измениться, если у кромки льда происходит нарушение устойчивости, торошение и сжатие льдин, либо подныривание льдин под кромку в зависимости от энергии потока. В этом случае образуются заторные скопления, и уровни воды повышаются. Прорыв заторных скоплений сопровождается быстрым распространением волны вскрытия по длине реки. При чем на тех участках, где имеются очаги заторообразования, она вновь останавливается. Во время вскрытия некоторых рек образуется несколько заторов различной мощности. Заторным характером вскрытия отличаются реки, текущие с юга на север, на которых взлом слегка ослабленного ледяного покрова происходит пол воздействием паводночной волны.

3.1 Характеристики вскрытия

3.1.1 Интенсивность таяния льда

В течение марта, а на некоторых реках (Кан, Енисей, Оленья Речка и др.) в первой половине апреля тепловой баланс ледяного покрова принимает положительные значения, нарастание толщины льда прекращается и начинается процесс таяния льда. Интенсивное таяние льда развивается с момента схода снега под влиянием радиационного тепла, теплообмена с атмосферой и водным потоком [1].

Теплообмен ледяного покрова с атмосферой осуществляется посредством турбулентного теплообмена, излучения, испарения или конденсации. Основную долю тепла в процессе таяния ляда составляет радиационный баланс (60-70%), а турбулентный теплообмен около 18-20%. Причем под влиянием турбулентного обмена возможно лишь поверхностное таяние льда, а под влияние тепла солнечной радиации не только поверхностное, но и внутреннее таяние ледяного покрова.

Поглощение солнечной радиации и распределение ее в ледяном покрове однородного строения определяется в зависимости от толщины и радиационных свойств льда.

Ледяной покров редко бывает однородным по строению, а потому поглощение солнечной радиации по толще льда неравномерное. Особенно большое значение в процессе таяния льда происходит при изменениях погодных условий и связанных с ними понижениях температуры и промерзания льда.

Солнечная радиация, поступающая на поверхность ледяного покрова, поглощается и частично или полностью в толще льда в зависимости от его прозрачности и толщины.

Теплообмен нижней поверхности ледяного покрова с водным потоком регулируется теплопроводностью воды и тепловым состоянием водной массы, которое определяется теплом солнечной радиации, проникающей через лед, теплом, поступающим от грунта ложа, и теплом, выделяющимся при внутреннем трении движущейся воды. Теплоприток от воды к нижней поверхности ледяного покрова в общем тепловом балансе в период таяния льда составляет 15-20%. При чем на участке рек с большой скоростью течения он может достигать 40-50%.

Процесс таяния происходит как на верхней, так и на нижней поверхности ледяного покрова и в толще льда. Интенсивность поверхностного и внутреннего таяния существенно различаются между собой и определяется в зависимости от строения ледяного покрова, соотношения составляющих теплового баланса с учетом особенностей погодных условий весеннего периода. Наибольшей интенсивностью поверхностного таяния льда характеризуется шуговой ледяной покров, имеющий меньшее значение альбедо по сравнению со снежным льдом, но большую поглощательную способность, чем ледяной покров кристаллического строения. Вместе с этим интенсивность внутреннего таяния наибольшая у льда кристаллического из-за одновременного таяния межкристаллических зон во всей толще ледяного покрова, в то время как у шугового и особенно у снежного льда внутреннее таяние распространяется в основном на верхнюю часть ледяного покрова [3].

3.1.2 Типы процесса вскрытия

Из всего многообразия развития процесса можно выделить три основных типа, различающихся по характеру разрушения ледяного покрова и очищения реки ото льда.

Первый тип характеризуется разрушением ледяного покрова за счет поверхностного и внутреннего таяния льда под влиянием тепла солнечной радиации, воздуха и воды. Лед тает на месте с интенсивностью 0,3-4,5 см/сут в зависимости от его структуры, строения покрова и плотности теплового потока. Этот тип вскрытия отмечается на реках южных, юго-западных и северо-восточных районов европейской части России, в том числе на реках Крыма, небольших притоков Нижнего Дона и Днепра, также наблюдается на реках Восточной и Западной Сибири. Продолжительность таяния льда составляет 10-20 суток с момента перехода температуры воздуха к положительным значениям.

Второй тип характеризуется разрушением ледяного покрова рек, как путем таяния, так и в результате динамических перенапряжений, превышающих предел прочности льда, возникающих под воздействием энергии потока и ветра. Вскрытие сопровождается образованием закраин, подвижками, расчленением ледяного покрова на поля и льдины, ледоход различной интенсивности и продолжительности. Этот тип характерен для Оби, Енисея, Амура, Кана, притоков Лены. В зависимости от размеров, водности реки и погодных условий длительность периода вскрытия изменяется от 5 до 15 суток.

Третий тип вскрытия характеризуется разрушением ледяного покрова в основном под влиянием динамических перенапряжений при достаточно большой интенсивности и скорости движения волны половодья. Вскрытие сопровождается формированием заторов либо при взломе ледяного покрова на участках реки повышенной толщины и прочности ледяного покрова, либо при движении льда в местах недостаточной ледопропускной способности русла в результате потери устойчивости, торошения и сжатия ледяных полей и льдин. Этот тип отмечается на Енисее, Оби, Амуре, Лене, Иртыше. Длительность процесса вскрытия изменяется от 2 до 12 суток.

Исходя из выше сказанной теории вскрытия рек и гидрометеорологических данных можно проанализировать процесс вскрытия реки Кан.

Процесс вскрытия реки в основном происходит в результате теплового и механического факторов, причем второй является следствием первого. Вскрытие реки представляет собой один из сложнейших физических процессов. Вскрытие рек весной происходит через 1,5-2 недели после перехода температуры воздуха через 0°С за счет солнечного тепла и прихода теплого воздуха. Таяние льда начинается под влиянием поступающих в реку талых снеговых вод, у берегов появляются полосы воды – закраины, а при таянии снега на поверхности льда – проталины. Обычно вскрытию предшествует подготовительный период, длительность которого исчисляется промежутком времени от даты перехода температуры воздуха через 0 С к устойчивым положительным температурам до начала вскрытия реки, которое обычно наиболее четко проявляется в активной своей фазе – начале весеннего ледохода. Для верхнего течения реки Кан, где в процессе вскрытия основную роль играет тепловой фактор, приводимые данные о продолжительности подготовительного периода соответствуют физическим закономерностям данного процесса. Что касается нижнего течения Кана, то бросается в глаза несоответствие между продолжительностью подготовительного периода и сроком наступления самого явления. Механический фактор, присущ только рекам, текущим с юга на север. Река вскрывается главным образом в результате взлома ледяного покрова волной половодья, сформировавшейся в верхней части бассейна. Подача воды, достаточная для образования волны паводка, взламывающей ледяной покров, обуславливается поступлением на верхнюю часть бассейна определенного количества тепла, которое приближенно может быть выражено соответствующей суммой положительных температур воздуха. Скорость течения воды подо льдом при данном состоянии ледяного покрова оказывается достаточной для преодоления сопротивления берегов, берегового льда, излома и продвижения ледяного покрова вниз по течению на Север, далее река вскрывается под воздействием механического фактора-волны половодья.

Таяние снега в горах продолжается 2-3 месяца. Продолжительность половодья горных рек в основном определяется характером распределения снега по высотным зонам и ходом температуры воздуха в период снеготаяния.

Как правило, за декаду до вскрытия в руслах рек начинается подъем уровня воды.

Начало весеннего половодья приурочено, в среднем, к первой – второй декаде апреля, а в конце мая наблюдается максимум (подъем на 3-5м). В конце апреля Кан резко вскрывается и через 5-8 дней Кан полностью очищается ото льда.

Наиболее характерным признаком близкого вскрытия реки является подвижка льда. Первая подвижка льда на р.Кан в среднем наблюдается от 2 до 16 дней. Нередко случается, что подвижка льда следует одна за другой в течении от 1 до 6 дней. Вскрытие происходит весьма неравномерно по ее длине. Разность дат в верховьях р.Кан у с. Кан-Оклер и в среднем течении у г.Канск составляет около 10 дней. Раньше вскрывается Кан в г.Канске [3].

Самое раннее вскрытие р. Кан у г.Канск произошло в 1997 году 9 апреля, переход температуры через ноль к положительным значениям в этом году произошло 30 марта, в верховьях р. Кан этого же года переход к положительным температурам произошло ранее. Разность между переходом к положительной температуре и датой вскрытия составляет 9 дней. Отсюда следует, что, вследствие высоких температур в первой декаде апреля, а также небольшой толщины льда 60 см, и при увеличении уровня воды с 46м до 110м река вскрылась под действие механического и теплового фактора.

На р. Кан у с.Ирбейское самое раннее вскрытии зафиксировано 13 апреля 1995 года и 13 апреля 1989 года, дата перехода к положительным температурам 24 марта и 27 марта. Разница между датой вскрытия и переходом температур через 0⁰ С составляет примерно 10-15 дней. Река в эти годы вскрылась под действие теплового фактора и механического фактора, в результате увеличение уровня воды с 10 до 30 метров (189, 201, 332м). В связи с теплой весной, небольшой толщиной льда 62 и 90 см, малой высотой снега на льду 1 см происходило интенсивное формирование склонового стока. Отсутствие снега на льду позволяет солнечной радиации проникать в толщу льда и ослаблять ее. За счет поступления выше по течению относительно теплой талой воды ледяной покров распался на отдельные массивы с полыньями на всю ширину реки между ними. Изреженный полыньями и трещинами ледяной покров пришел в движение почти одновременно на большом расстоянии. Вскрытие происходило бурно при довольно большом расходе воды.

Наиболее позднее вскрытие реки в Канске произошло 10 мая, в с.Ирбейское 8 мая 1992 года. Дата перехода к положительным температура в г.Канске 13 апреля, в с.Ирбейское 29 апреля.

Этот год характеризовался затяжной весной, холодным мартом и незначительным потеплением в апреле. Также этот год характеризуется продолжительной, суровой зимой и сравнительно малой толщиной снежного покрова на льду 1см являются факторами, способствующими интенсивному нарастанию льда, поэтому ледяной покров здесь достигает весьма большой мощности до 100см. Лед прочно примерзает ко дну и берегам рек, поэтому весеннее половодье часто идет поверх льда до тех пор, пока лед не растает или не оторвется от берегов.

В эти годы река вскрывается под действием механического фактора в результате увеличения уровня воды в начале на 24 м, а затем еще на 10м (106м, 120м, 121м), а также выше по течению река в этот год вскрылась раньше, чем в низовьях Агинское (1мая), кроме Кан-Оклера (17мая).

Для теплового фактора также необходимо учитывать температуру воздуха в марте и в апреле (декадная, месячная) косвенно характеризует тип весны. Например, при низкой температуре марта более вероятна холодная погода в первой половине апреля и последующее интенсивное потепление в конце апреля – начале мая, усиливающее концентрацию весеннего половодья. Теплое начало марта чаще сопровождается растянутым половодьем. Температура воздуха в апреле характеризует величину таяния и

оставшегося в бассейне снегозапаса, переходящего на начало мая. Жидкие осадки в марте-апреле с собой они приносят тепло, которое быстрее чем по воздуху, отдается льду, в результате чего лед теряет свою прочность.

Несмотря на то, что у нас река течет с юга на север, южная часть холоднее, чем северная, поэтому верхнее течение реки вскрывается позже, чем нижнее, так как на юге у нас горы.

Для механического фактора необходимо учитывать разницу температур воздуха нижнего и верхнего течения реки. Например, нижнее течение Солянка и верхнее течение Ирбейское. Если эта разница больше, то, если внизу холоднее чем вверху, то вскрытие произойдет под действием механического фактора в результате волны половодья.

Таблица 1.4 – Характерные даты вскрытия р. Кан

Гидрологический пост	Раняя дата вскрытия	Средняя дата вскрытия	Поздняя дата вскрытия
1	2	3	4
Канск	9.04	24.04	10.05
Кан-Оклер	12.04	9.05	24.05
Петропалов	10.04	25.04	8.05
Ирбейское	13.04	25.04	8.05
Ильинка	8.04	22.04	5.05
Агинское	8.04	25.04	8.05

Разница между самой ранней датой вскрытия и самой поздней равна в среднем 15-30 дней. Каждый год река может вскрываться в разные сроки, с разной заблаговременностью. Это происходит за счет того, что на вскрытие влияет множество факторов.

Исходя из данного анализа при разработке методов прогноза сроков вскрытия необходимо учитывать температуры воздуха, снегозапасы, толщину льда, уровни воды и их разность, суровость зимы, дата перехода через ноль, т.к они являются главными факторами, влияющие на вскрытие.

Годы

Рисунок 3.1 – Многолетний ход дат вскрытия за период с 1966 – 2012гг

2. Формирования и распространение заторов на реках

4.1 Условия формирования заторов

Затор представляет собой многослойное скопление льдин в русле, вызывающее стеснение живого сечения и связанный с этим подъем уровня воды на заторном участке реки. Заторы формируются в местах, где задерживаются вскрытие из-за повышенной толщины и прочности ледяного покрова, а также вследствие заклинивания русла ледяными полями в местах стеснения его специфическими русловыми формами (многочисленными островами, осередками, косами и т.д) или зажорными скоплениями.

Несмотря на большую сложность и многообразие заторных явлений на реках выделяются два основных типа процессов заторообразования:

1. Формирование заторных скоплений путем увлечения льдин под кромку- «заторы подныривания»;

2. Формирование заторных скоплений при разрушении ледяного покрова в процессе торошения и сжатия льдин путем подсосов, надвигов и навалов льда- «заторы торошения».

В первом случае процесс образования заторных скоплений льда определяется энергией потока, необходимой и достаточной для подныривания льдин и перемещения их под ледяным покровом до участка с пониженными скоростями течения, где формируется заторное скопление. Активным фактором разрушения ледяного покрова является гидродинамическая нагрузка, вызываемая паводочными водами, благодаря которой при интенсивном подъеме уровня воды вслед за образованием вдольбереговых трещин ледяной покров разламывается на отдельные массивы и поля и в местах концентрации напряжений начинаются подвижки. В процессе движения ледяные поля теряют сплошность, образуя льдины, обладающие различным запасом кинетической энергии.

Вследствие неоднородности морфологических характеристик по длине реки кинетическая энергия льдин в период ледохода изменяется как за счет задержки на характерных участках, так и за счет разрушения их в местах сосредоточенного падения. В результате столкновения льдин с различной энергией происходит наползание одних на другие, их торошение и сжатие под давлением.

Естественно, этот процесс усиливается в зависимости от скорости и направления ветра.

По морфологическим признакам участка реки выделяются три типа заторов:

1. Русловые заторы у кромки ледяного покрова или в мессах стеснения русла;

2. Устьевые заторы в дельтах и устьях рек, впадающих в моря и океаны;

3. Подпорные заторы в зонах выклинивания подпора уровня воды водохранилищ руслового типа.

Масштабы развития заторных явлений при вскрытии рек, механизм формирования и количественные характеристики затора определяются многими факторами и их различным сочетанием. Эти факторы можно разделить на три группы:

1. Гидрометеорологические, включая интенсивность развития половодья, последовательность вскрытия участков реки, характер распределения толщины льда, интенсивность ослабления прочности льда, а также предшествующий ледовый режим рек, погодные условия осеннее-зимнего и весеннего периодов и т.д;

2. Геоморфологические, определяющие особенности строения русла в продольном, поперечном и плановом отношениях, характер поймы, долины и т.д;

3. Факторы деятельности человека, т.е. различные водохозяйственные сооружения, стесняющие русла, а также мероприятия по регулированию стока и интенсивности ледохода.

Мощность заторных скоплений определяется количеством льда в скоплениях и высотой подъёма уровня воды на заторном участке.

Заторные явления характерны для рек, вскрытие которых происходит в результате разрушения относительно прочного ледяного покрова живой силой потока, что имеет место, если половодье начинается в верхней части бассейна.

На реках, текущих с юга на север, как известно, движения половодья совершается быстрее продвижения весны, вследствие чего сокращается продолжительность подготовительного периода вскрытия рек, и весеннее половодье взламывает мощный ледяной покров, мало тронутый тепловым разрушением. При этом высота паводночного подъёма в момент вскрытия к низовьям постепенно возрастает.

Наиболее мощные заторы образуются после холодной зимы при дружном формировании весеннего половодья и при расходах воды, близких к максимальной. Особо мощные заторы, отличающиеся устойчивостью и высокими подъемами уровней, чаще всего формируются на зажорных участках.

Заторы присущи далеко не всем рекам. Для их образования нужно сочетание определенных условий, а именно участие больших масс льда в ледоходе и наличие препятствий движению льда. Перед вскрытием много льда имеется в руслах почти всех рек в районах с суровым климатом.

Основным препятствием для движения льда обычно являются большие по длине участки реки со сплошным и достаточно прочным ледяным покровом. Такие участки свойственны рекам, которые вскрываются сверху вниз по течению. В противном случае процесс вскрытия протекает сравнительно спокойно.

Последовательность вскрытия сверху вниз по течению ха­рактерна для следующих рек:

а) больших рек, текущих с юга на север (Северная Двина, Печора, Обь, Енисей, Лена и др.);

б) рек, верховья которых являются горными и полугорными, а низовья – равнинными (Амур, Томь и др.);

в) малых и средних рек, где указанная последовательность вскрытия связана с особенностями формирования стока воды в бассейне, вследствие того, что, например, верхняя часть бассей­на безлесная, а нижняя залесенная [3].

Последовательность вскрытия – условие хотя и необходи­мое, но не достаточное для образования заторов. Достаточные условия создаются тогда, когда скорость течения воды в период вскрытия реки значительная (0,6 м/с и более). Только при этом отмечаются подсовы льдин под кромку ледяного покрова, торошение ледяных полей и пр.

Ледовая обстановка на участке реки: ледо­став, затор, ледоход. При этом, чем больше толщина и прочность льда, тем больше затороформирующии расход воды и тем мощ­нее скопление льда. Наиболее мощные заторы образуются после холодной зимы при дружном формировании весеннего полово­дья и расходе воды, близком к максимальному расходу за поло­водье. Значительное влияние на ход заторных явлений оказыва­ет резкое понижение температуры воздуха в период заторообразования, вызывая дополнительный подъем уровня воды за счет увеличения прочности льда.

На реках, текущих с юга на север, волна половодья продви­гается быстрее весны, поэтому вниз по течению сокращаются продолжительность подготовительного периода к вскрытию ре­ки, и речной поток взламывает ледяной покров, мало тронутый тепловым разрушением. При этом по мере того как волна поло­водья нагоняет кромку льда, возрастает высота подъема воды при вскрытии реки и увеличивается затороформирующий рас­ход, вследствие чего в низовьях крупных рек, текущих на север (Северная Двина, Печора, Обь, Енисей, Лена), заторный макси­мум уровня и максимум весеннего половодья совпадают во вре­мени. При интенсивном снеготаянии в тылу фронта потепления создаются условия для формирования мощных заторов льда.

Если потепление распространяется по реке относительно бы­стро, то фронт таяния намного опережает в своем продвижении кромку ледяного покрова и прочность льда при вскрытии мала, а образующиеся в процессе вскрытия заторы наблюдаются в на­чале половодья и обладают небольшой мощностью и продолжи­тельностью.

Изменение интенсивности процесса заторообразования по длине реки определяют также следующие факторы: боковой приток, последовательность вскрытия главной реки и ее прито­ков, наличие на участке сохранившихся до весны зажоров (зато­ров льда, образующихся при замерзании водотока), заторообразование на вышерасположенном участке реки, противозаторные мероприятия. Значительный боковой приток воды обеспечивает одновременное вскрытие реки на большом участке, при этом в ледоход вовлекается огромная масса льда, что увеличивает веро­ятность образования затора ниже по течению.

Влияние на процесс заторообразования последовательности вскрытия рек проявляется в следующем. Раньше вскрывающий­ся крупный приток сбрасывает в реку дополнительный ледяной материал, который является причиной повышенного сопротив­ления водному потоку при вскрытии основной реки. В месте слияния двух рек образуется затор льда. В годы с более поздним или одновременным вскрытием заторы не образуются.

Наличие на участке реки сохранившихся с осени зажорных скоплений льда обычно приводит к задержке вскрытия на этом участке, так как здесь более толстый, чем в целом на реке, ледя­ной покров и более высокий уровень воды перед вскрытием. В зоне выклинивания подпора от зажорных скоплений льда, как правило, образуются мощные весенние заторы.

Образование заторов льда при вскрытии рек весной - характерное явление для изучаемой территории.

Заторам льда на реках обычно сопутствуют ледоход, представляющий опасность для различных гидротехнических сооружений. В периоды образования заторов и загромождения русла ледоходом происходит резкий и значительный подъем уровня воды, в результате этого возникает опасность затопления населенных пунктов. Это обстоятельство должно приниматься во внимание при проектировании и строительстве гидротехнических сооружений на реках, в том числе гидроэлектростанций.

Развитие заторных явлений на реках отличаются большой динамичностью. Наиболее бурные процессы происходят в период формирования затора на участке реки в пределах скопления битого льда перед очагом затора. Все объекты, находящиеся в этой зоне, подвергаются значительному воздействию льда.

Участок ниже с.Атаманово находился под воздействием впадающего здесь крупного притока – Кана. Под влияние Енисея на некотором протяжении ниже вскрывался раньше, чем приходил сюда сверху основной енисейский ледоход. В результате на 200-киллометровом участке ниже устья Кана ледоход наблюдался в виде двух волн, имел меньшую интенсивность и заторы льда здесь не возникали.

Мощные заторы льда периодически наблюдаются также на Подкаменной Тунгуске, Нижней Тунгуске, Тубе и Кане. Основной очаг образования заторов на Кане расположен немного ниже г. Канска; наиболее сильное наводнение здесь произошло в 1947, когда народному хозяйству был нанесен большой ущерб. Мощный ледяной покров, образовавшийся в течение суровой зимы, и ранняя дружная весна, вызвавшая быстрый подъем уровня воды, послужили основными причинами этого затора. Менее значительные подъемы уровня наблюдались здесь в 1950. В этом же году сильный затор на Кане возник у села Ирбейское; местом, где такие явления происходят наиболее часто, является излучена реки в 2 км ниже этого села.

Зажор представляет собой скопление шуги с включением мелкобитого льда в русле реки, вызывающее стеснение водного сечения и связанный с этим подъем уровня воды непосредственно на участке зажора и выше по течению. Ниже зажора в период его образования уровни понижаются.

Наиболее распространенной формой плавучего льда на многих изучаемых территориях является шуга. Интенсивное перемешивание воды, особенно на перекатах, порогах и быстроточных участках рек, способствует в холодное время года переохлаждению потока и образование шуги. Это явление в большей степени благоприятствует наличие полыней и участков в руслах рек, где происходит образование и нарастание донного льда.

Изучение причин образования донного и внутриводного льда имеет большое научное и практическое значение, особенно в местах строительства или эксплуатации действующих электростанций.

Интенсивность шугохода (ледохода) бывает самая разнообразная и зависит от продолжительности ледообразовательного процесса и колебаний температуры воздуха, а также от местных особенностей русла. В сужениях последнего густота шугохода (ледохода) увеличивается, а в расширенных участках уменьшается. Ниже ледяных перемычек обычно наблюдается редкий шугоход, коэффициент которого может снижаться до 0,08-0,05.

Наибольший коэффициент густоты шугохода перед верхней кромкой ледостава часто достигает величины 0,8-0,9.

Ниже полыней под ледяным покровом нередко образуются зажоры, в результате чего русло забивается шугой и площадь живого сечения сокращается на 40-60%. Мощность слоя шуги на средних водотоках достигает 1,5-3 м. Особенно часты зажоры в более теплые зимы, когда полыньи в течение длительного времени не замерзали.

Незначительное количество шуги отмечается в начале зимы на реках Кане, Сыме, Подкаменной тунгуске.

В осенний переходный период в руслах многих рек, обычно в очагах образования шуги, возникают и развиваются пятры. Они появляются над поверхностью воды в виде небольших ледяных островков. При благоприятных условиях эти острова могут увеличиваться в размерах и образовывать в русле реки своеобразную ледяную премычку [3].

5. Разработка методики долгосрочного прогноза вскрытия реки Кан у с.Ирбейское и г.Канска

Прогнозы вскрытия рек бывают:

1. Долгосрочные прогнозы. В течении ряда лет основу составления долгосрочных прогнозов вскрытия рек представляла методика, по которой время вскрытия определялось в зависимости от типа атмосферной циркуляции. Это прогнозы с достаточно большой заблаговременностью - около месяца и больше, основанные на учете характеристик развития атмосферных процессов. С большей заблаговременностью можно приближенно оценить лишь обобщенные суммарные или осредненные характеристики интенсивности потеплений в течении периода, когда может начаться таяние льда и снега и произойти вскрытия реки. Методы можно разделить на две группы в зависимости от используемых при прогнозе закономерностей развития атмосферных процессов. Одни из них опираются на однородность атмосферных процессов в течение синоптического сезона весны, другие учитывают развитие и преобразование атмосферных процессов от сезона к сезону.

2. Краткосрочные прогнозы- с малой заблаговременностью. В существующих методах прогноза вскрытия рек учет теплоприхода к ледяному покрову и снежному покрову в бассейне производится путем введения в расчет характеристик температуры воздуха, при которой происходит таяние снежного и ледяного покрова, либо путем расчета теплообменя по метеорологическим данным. Краткосрочные прогнозы делятся на:

а) прогнозы первой подвижки ледяного покрова. Для практики обычно требуется прогноз двух элементов подвижки льда-даты ее наступления уровня воды, при котором она происходит. Используются величины уровня воды.

б) прогнозы вскрытия. Большинство рек, текущих с юга на север вскрывается главным образом в результате взлома ледяного покрова волной половодья, сформировавшейся в верхней части бассейна. Дата накопления определенного количества тепла, которое поступает в верхнюю часть бассейна является основным аргументом для определения даты вскрытия ниже расположенного участка. Прогнозы вскрытия будут иметь заблаговременность тем большую, чем ниже по течению расположен пункт, для которого они составляются.

в) прогнозы очищения ото льда. Изменения продолжительности весеннего ледохода на каждом участке определяется толщиной льда и степенью его разрушения к началу ледохода, характером вскрытия, водностью реки, метеорологическими условиями [9].

В основу разработки прогностического уравнения сроков вскрытия реки Кан - положен анализ условий формирования вскрытия реки. Этот анализ позволяет обосновать исходные предикторы и статистический метод множественной линейной регрессии.

Для разработки методик сроков вскрытия используется метод множественной регрессии. Расчеты выполнялись с помощью пакетов Microsoft Excel и Statistica. MS Excel предоставляет в распоряжение разработчика мощное и гибкое средство построения диаграмм – мастер диаграмм. В его арсенале имеется несколько десятков шаблонов плоских и объемных диаграмм, способных удовлетворить любые потребности пользователя для представления данных в наиболее доступном и наглядном графическом виде. MS Excel позволяет создавать высококачественные диаграммы. Существенную помощь при построении диаграмм оказывают встроенные форматы диаграмм, которых несколько десятков. Как вся диаграмма, так и ее отдельные элементы легко удаляются, изменяются и добавляются. Добавляя в диаграмму пояснительный текст, стрелки, заголовки, легенду, изменяя заливку, узоры, типы линий и обрамление, можно добиться того, чтобы диаграмма представляла данные в наиболее наглядном виде [6, 10].

5.1 Сбор исходных данных

В качестве потенциальных предикторов уравнения регрессии для прогноза сроков вскрытия р. Кан была использована информация из полученной ранее электронной базы гидрометеорологических данных. Из метеорологических предикторов отметим: даты перехода через ноль градусов, среднемесячные температуры, сумма положительных температур в марте, разность уровней, количество положительных дней в марте, дата вскрытия реки на конкретном посту.

Опыт разработки долгосрочных прогнозов сроков вскрытия на территории показывает насколько важны наряду с метеорологической характеристиками данные об уровненном режиме до, и после установления ледостава рек исследуемого бассейна. Дата перехода через ноль является интегральным показателем процесса, протекающего на водосборе. В процессе разработки уравнений прогноза учитывались уровни начала ледовых явлений, начала ледостава, максимальный уровень за зимний период, а также уровни воды в марте расходы, осеннее увлажнение.

В разработку методики прогноз было решено включить период с 1966 года по 2008, как имеющий достаточно количество совместных наблюдений на различных пунктах.

Метеорологическая информация с 6-ти опорных пунктов была сформирована в единую базу данных, причем постарались учесть характеристики на разных высотных зонах бассейна.

Таблица 5.1 – Гидрологические посты исследуемого района

Номер пункта	Название пункта
1	Кан-Канск
2	Кан-Ирбейское
3	Кан-Кан-Оклер
4	Агул-Петропаловка-1
5	Кунгус-Ильинка
6	Анжа-Агинское

Анализ исходной информации показал, что существуют эпизодические пропуски в рядах данных (более 30%), из-за этого использовать эти ряды в качестве переменных нежелательно. Данные о дате и уровне начала ледовых явлений, min и max уровней на некоторых станциях имеют пропуски. Пропуски в данных наблюдениях дополнялись рассчитанными по пункту – аналогу по методике СНиПа. Всего было восстановлено 43 значений на 6-ти пунктах, причем восстановление допускалось при значениях коэффициента парной корреляции восстанавливаемого ряда с рядом аналога не меньше 0.70.

2. Выбор информативных предикторов на основе парной корреляции

При исследовании гидрологических процессов часто приходится иметь дело с взаимосвязанными показателями (факторами). При этом часто эта связь, существующая между двумя или несколькими показателями, затушевывается, усложняется наслоением действия других причин. Изучить, насколько изменение одного фактора зависит от изменения другого (или нескольких), – одна из важнейших задач при прогнозировании гидрологических величин или явлений.

В природе никогда не наблюдаются функциональные связи, а лишь зависимости при которых одному значению переменной может соответствовать (в силу наслоения действия других факторов) множество значений другой переменной. Такие корреляционные связи проявляются лишь на основе массового наблюдения, что в гидрологии не всегда оправдано.

При изучении гидрологических процессов при составлении прогнозных уравнений и схем, возникает необходимость установления корреляционной зависимости между многими переменными. А так как гидрологические явления (в нашем случае это даты вскрытия) обусловлены большим количеством факторов (все их учесть невозможно), важно выделить главные факторы, которые вносят основной вклад в процесс формирования этих явлений. Для этого используется метод множественной линейной регрессии.

Множественная линейная регрессия является одним из количественных методов, которые могут быть использованы для исследования взаимосвязей природных процессов, в том числе для оценки одновременного влияния нескольких факторов на данный процесс с целью его прогнозов и расчётов. Кроме того, этот метод позволяет определять относительное влияние на прогноз каждого фактора и измерять полный эффект с помощью коэффициентов.

Прогностическое уравнение найденное путем множественной линейной регрессии в общем виде имеет вид:

D_вск = а₁х₁ +а₂х₂+a_nx_n+c., (2)

где D_вск – прогнозируемое значение даты вскрытия (предиктант);

а ₁, а ₂, …, а _n –коэффициенты уравнения регрессии;

х ₁, х ₂, …, х _n – гидрологические факторы (предикторы);

с – свободный член уравнения.

Коэффициенты уравнения находятся чаще всего решением системы нормальных уравнений согласно принципу наименьших квадратов, т.е. чтобы выполнялось требования минимума средней квадратичной ошибки ряда отклонений рассчитанных значений от наблюденных.

В уравнения для прогноза даты вскрытия могут входить отдельные предикторы, измеряемые в пунктах гидрометеорологических наблюдений, либо линейные их комбинации, так называемые обобщенные параметры, характеризующие дату вскрытия.

Суть обобщенных параметров в том, что однотипные предикторы объединяются в линейные комбинации на основе уравнений их множественной регрессии для даты вскрытия, которые преобразуются так, чтобы сумма весовых коэффициентов при аргументах равнялась единице. Этого можно и не делать, т.е. принять весовые коэффициенты равными коэффициентам регрессии непосредственно в исходных уравнениях. На коэффициент корреляции это не повлияет. Но тогда вид этих коэффициентов окажется непонятным, физически не обоснованным.

Обобщенные показатели применяются только тогда, когда есть несколько однотипных предикторов, чтобы снизить количество предикторов в окончательном уравнении. Эти параметры могут объединять предикторы в пространстве (например, по числу пунктов наблюдений) либо во времени (совокупность осадков или температуры воздуха по декадам). Затем принимают эти показатели как переменные и включают в разработку уравнений регрессии для прогноза максимальных уровней (либо любой другой характеристики).

Критерием подбора предикторов и их сочетаний выступили коэффициент корреляции их с датой вскрытия реки Кан у с.Ирбейское и г.Канска, а так же t-статистика регрессионного уравнения.

Найдя коэффициенты парной корреляции для рядов исходных данных, начинается подбор предикторов. Обычно в уравнение входят предикторы со значительным коэффициентом парной корреляции, но иногда такие, которые своей вариацией дополняют в большинстве случаев вариацию первых.

Другим очень важным критерием использования того или иного предиктора в прогнозном уравнении является значение его t-статистика, которое показывает, во сколько раз коэффициент регрессии при предикторе больше ошибки его определения.

Для прогнозирования имеет смысл брать только те предикторы, t-статистика которых оказалась больше ±2,0.

5.3 Факторы, вошедшие в уравнение прогноза и их доли вклада

Факторы, входящие в уравнение множественной регрессии, определялись сначала из физических соображений (по анализу возможной доли влияния на отклик). Включение предикторов в конечное уравнение осуществлялось посредством пошаговой регрессии. Данный метод позволяет создавать уравнение из факторов, значительно влияющих на вариацию исходного ряда предиктанта.

Прогноз срока вскрытия р.Кан – г.Канск, 31 марта:

D_{вск.Кан-Канск 31.03}=0,357D_ч/з0^о_{CАгинское}+0,120h_{льда Канск на 31.03} +1,2.,

(3)

где D_{вск.Кан-Канск 31.03} – дата вскрытия реки Кан-Канск на 31 марта;

D_ч/з0^о_{CАгинское} – дата перехода через ноль в с.Агинское;

h_{льда Канск на 31.03} – толщина льда в г.Канске на 31 марта.

Допустимая ошибка прогноза равна ± 5 суток.

Описания предикторов и их линейных комбинаций представлено ( таблицы 5,2, 5,10, 5,14, 5,6 ).

Таблица 5.2 – Описание переменных в уравнении прогноза

Обозначение	Характеристика
Dч/з0^оCАгинское	Синоптическая характеристика, описывающая характер весны.
hльда Канск на 31.03	Характеризует прочность и объем льда .

Таблица 5.3 – Параметры переменных уравнений

регрессии

ПРЕДИКТОРЫ	Уравнение
	Т-статистика
Dч/з0^оCАгинское	4,6
hльда Канск на 31.03	3,2
Свободный член	1,2

Таблица 5.4 – Результаты расчета по уравнению прогноза вскрытия реки Кан-Канск на 31 марта

годы	D вскр.Кан-Канск	даты вскрытия Кан-Канск	Дата ч/з 0 Агинск	Относительные даты перехода через ноль Агинское	толщина льда канск	Расч дата вскрытия	ошибка
1966	02.май	32	26.апр	56
1967	22.апр	22	12.апр	42	74	24,95754	3
1968	19.апр	19	13.апр	43	66	24,34899	5
1969	28.апр	28	04.апр	34	117	27,3	-1
1970	18.апр	18	10.апр	40	66	23,28781	5
1971	27.апр	27	07.апр	37	80	23,91063	-3
1972	19.апр	19	06.апр	36	71	22,47434	3
1973	24.апр	24	04.апр	34	71	21,76689	-2
1974	24.апр	24	11.апр	41	90	26,52838	3
1975	22.апр	22	31.мар	30	11	13,13489	-9
1976	29.апр	29	21.апр	51	102	31,50905	3
1977	19.апр	19	24.мар	23	80	18,95848	0
1978	28.апр	28	01.апр	31	90	22,99113	-5
1979	29.апр	29	15.апр	45	96	28,66499	0
1980	28.апр	28	13.апр	43	80	26,03298	-2
1981	18.апр	18	30.мар	29	50	17,47228	-1
1982	15.апр	15	31.мар	30	100	23,84025	9
1983	01.май	31	18.апр	48	68	26,35818	-5
1984	03.май	33	21.апр	51	90	30,06563	-3
1985	28.апр	28	09.апр	39	100	27,02378	-1
1986	02.май	32	28.мар	27	105	23,3805	-9
1987	30.апр	30	11.апр	41	70	24,12268	-6
1988	22.апр	22	06.апр	36	83	23,91776	2
1989	13.апр	13	24.мар	23	62	16,79335	4
1990	26.апр	26	03.апр	33	75	21,8943	-4
1991	19.апр	19	31.мар	30	77	21,0737	2
1992	10.май	40	13.апр	43	96	27,95754	-12
1 Продолжение таблицы 5.4 993	17.апр	17	08.апр	38	55	21,25723	4
1994	30.апр	30	11.апр	41	96	27,25009	-3
1995	21.апр	21	24.мар	23	90	20,16133	-1
1996	01.май	31	11.апр	41	98	27,49066	-4
1997	09.апр	9	25.мар	24	73	18,47021	9
1998	29.апр	29	24.апр	54	96	31,84851	3
1999	30.апр	30	24.апр	54	90	31,1268	1
2000	18.апр	18	23.мар	22	85	19,20618	1
2001	20.апр	20	28.мар	27	87	21,21537	1
2002	24.апр	24	16.апр	46	48	23,24503	-1
2003	26.апр	26	18.апр	48	77	27,44075	1
2004	24.апр	24	16.апр	46	72	26,13187	2
2005	20.апр	20	11.апр	41	80	25,32553	5
2006	26.апр	26	19.апр	49	77	27,79447	2
2007	21.апр	21	01.апр	31	60	19,38258	-2
2008	24.апр	24	21.апр	51	62	26,69765	3

*Примечание: значения, выходящие за пределы допустимой ошибки равной ±5 дней.

Таблица 5.5 – Параметры качества методики уравнения вскрытия реки Кан – Канск на 31 марта

Параметры	Уравнение
Коэффициент множественной корреляции, R	0,68
Оправдываемость прогнозов на зависимом материале, Р	86%

Прогноз срока вскрытия р.Кан – г.Канск:

D_{вск.Кан-Канск}=-0,064 +Т_{20.04 Красноярск}+0,120Н_{нач.лед.явл Кунгус-Ильинка}-0,985Т_{воз.IVср.мес.Ирбейское} +0,079h_{льда Ирбейское на 31.03}+1,1 ., (4)

где D_{вск.Кан-Канск} – дата вскрытия реки Кан-Канск;

+Т_{20.04 Красноярск} – сумма положительных температур в Красноярске на 20 апреля;

Н_{нач.лед.явл Кунгус-Ильинка} – уровень начала ледовых явлений Кунгус – Ильинка;

Т_{воз.IVср.мес.Ирбейское} – среднемесячная температура воздуха в с.Ирбейское в апреле;

h_{льда Ирбейское на 31.03} – толщина льда в с.Ирбейское на 31 марта.

Допустимая ошибка прогноза равна ±5 суток.

Таблица 5.6 – Описание переменных и обобщенных показателей в уравнении прогноза

Обозначение	Характеристика
+Т20.04 Красноярск	Синоптическая характеристика, описывающая характер весны;
Ннач.лед.явл Кунгус-Ильинка	Показатель увлажненности бассейна перед началом ледостава (осенью);
Твоз.IVср.мес.Ирбейское	Температура воздуха в апреле характеризует величину таяния и оставшегося в бассейне снегозапаса, переходящего на начало мая;
hльда Ирбейское на 31.03	Характеризует прочность и объем льда.

Таблица 5.7 – Параметры переменных уравнений

Регрессии

ПРЕДИКТОРЫ	Уравнение
	Т-статистика
+Т20.04 Красноярск	-2,8
Ннач.лед.явл Кунгус-Ильинка	3,8
Твоз.IVср.мес.Ирбейское	-2,8
hльда Ирбейское на 31.03	2,4
Свободный член	1,1

Таблица 5.8 – Параметры качества методики уравнения вскрытия реки Кан – Канск

Параметры	Уравнение
Коэффициент множественной корреляции, R	0,86
Оправдываемость прогнозов на зависимом материале, Р	88%

Таблица 5.9 – Результаты расчета по уравнению прогноза вскрытия реки Кан-Канск

годы	D вскр.Кан-Канск	даты вскрытия Кан-Канск	Сумма +t 20IVКрас-рск	Н нач.лед.яв Кунгус-Ильинка	tвоздух IV ср.мес Ирбейск	толщина льда ирб	Расчит на уравнен	ошибка
1966	02.май	32	22,5	189	-5	74	33,29223	1
1967	22.апр	22	51,3	179	2,4	69	22,53822	1
1968	19.апр	19	101,1	154	3,1	52	14,26714	-5
1969	28.апр	28	37,1	167	-0,1	93	26,38578	-2
1970	18.апр	18	51,2	190	1,6	55	23,54211	6
1971	27.апр	27	78,7	194	1,7	89	24,87073	-2
1972	19.апр	19	49,6	160	3,4	80	20,24832	1
1973	24.апр	24	51,9	168	0,7	80	23,72652	0
1974	24.апр	24	81,6	152	3,2	116	20,29476	-4
1975	22.апр	22	56,2	173	0,7	95	25,2509	3
1976	29.апр	29	14,2	180	0,7	112	30,15804	1
1977	19.апр	19	89,5	157	1,6	96	20,36881	1
1978	28.апр	28	37,9	190	1,6	70	25,59668	-2
1979	29.апр	29	15,3	170	-1,4	52	26,15826	-3
1980	28.апр	28	24,4	169	-0,8	93	28,13488	0
1981	18.апр	18	113,8	196	3,9	68	19,006	1
1982	15.апр	15	111,1	195	4,2	84	20,04147	5
1983	01.май	31	28,2	207	-2,7	67	32,27088	1
1984	03.май	33	4,6	181	-3,6	75	32,17982	-1
1985	28.апр	28	50,2	179	0,9	115	27,76148	0
1986	02.май	32	37,2	177	0	89	27,1678	-5
1987	30.апр	30	28,2	179	-0,3	79	27,48568	-3
1988	22.апр	22	51,8	191	1,8	93	26,46206	4
1989	13.апр	13	75,5	162	0,4	70	20,97976	8
1990	26.апр	26	102,7	172	1,3	86	20,82546	-5
1991	19.апр	19	60,8	160	1	81	21,97235	3
1992	10.май	40	36,7	239	-0,4	73	33,79662	-6
1993	17.апр	17	105,5	163	1,6	62	17,34673	0
1994	30.апр	30	50,2	148	1,2	73	20,37111	-10
1995	21.апр	21	122,7	162	2,7	60	14,8745	-6
1996	01.май	31	30	176	-0,1	105	28,88731	-2
1997	09.апр	9	175,1	178	7,6	60	8,6009	0
1998	29.апр	29	43,5	182	2,2	87	25,03727	-4
1999	30.апр	30	49,2	197	1,6	102	28,26935	-2
2000	18.апр	18	115,4	195	3,7	86	20,41709	2
2001	20.апр	20	74,2	188	1,6	80	23,81636	4
2002	24.апр	24	52,2	201	0,7	46	24,97307	1
2003	26.апр	26	39,4	184	1,2	77	25,72951	0
2004	24.апр	24	44	193	1,7	75	25,86658	2
2005	20.апр	20	71,6	186	2,2	72	22,51218	3
2006	26.апр	26	17,7	187	2,7	77	26,01054	0
2007	21.апр	21	106,6	209	5,9	67	18,98706	-2
2008	24.апр	24	56,9	188	1,7	61	23,31439	-1

Прогноз срока вскрытия р.Кан – с.Ирбейское, 31 марта:

D_{вск.Кан-Ирбейское 31.03}=0,398D_ч/з0^о_{C Агинское}+0,126 h_{льда Ирбейское на 31.03} +0,07 .,

(5)

где D_{вск.Кан-Ирбейское 31.03} – дата вскрытие р.Кан – Ирбейское;

D_ч/з0^о_{C Агинское} – дата перехода через ноль в с.Агинское;

h_{льда Ирбейское на 31.03} – толщина льда в с.Ирбейское на 31 марта.

Допустимая ошибка прогноза равна ±5 суток.

Таблица 5.10 – Описание переменных в уравнении прогноза

Обозначение	Характеристика
Dч/з0^оCАгинское	Синоптическая характеристика, описывающая характер весны.
hльда Канск на 31.03	Характеризует прочность и объем льда .

Таблица 5.11 – Параметры переменных уравнений

регрессии

ПРЕДИКТОРЫ	Уравнение
	Т-статистика
Dч/з0^оCАгинское	4,5
hльда Ирбейское на 31.03	2,6
Свободный член	0,07

Таблица 5.12 – Параметры качества методики уравнения вскрытия реки Кан – Ирбейское на 31 марта

Параметры	Уравнение
Коэффициент множественной корреляции, R	0,64
Оправдываемость прогнозов на зависимом материале, Р	79%

Продолжение таблицы 5.12

Таблица 5.13 – Результаты расчета по уравнению прогноза вскрытия реки Кан-Ирбейское на 31 марта

годы	D вскр.Кан-Ирбейское	даты вскрытия Кан-Ирбейское	Дата ч/з 0 Агинск	Относительные даты перехода через ноль Агинское	толщина льда ирб	расч дата вскрытия	ошибка
1966	04.май	34	26.апр	56	74	31,73223	-2
1967	22.апр	22	12.апр	42	69	25,52645	4
1968	20.апр	20	13.апр	43	52	23,77143	4
1969	01.май	31	04.апр	34	93	25,38174	-6
1970	18.апр	18	10.апр	40	55	22,95727	5
1971	30.апр	30	07.апр	37	89	26,06926	-4
1972	24.апр	24	06.апр	36	80	24,53137	1
1973	21.апр	21	04.апр	34	80	23,73529	3
1974	26.апр	26	11.апр	41	116	31,08096	5
1975	02.май	32	31.мар	30	95	24,04289	-8
1976	07.май	37	21.апр	51	112	34,55474	-2
1977	20.апр	20	24.мар	23	96	21,38327	1
1978	25.апр	25	01.апр	31	70	21,27468	-4
1979	02.май	32	15.апр	45	52	24,56751	-7
1980	27.апр	27	13.апр	43	93	28,96408	2
1981	21.апр	21	30.мар	29	68	20,2253	-1
1982	16.апр	16	31.мар	30	84	22,64974	7
1983	03.май	33	18.апр	48	67	27,66137	-5
1984	04.май	34	21.апр	51	75	29,86869	-4
1985	04.май	34	09.апр	39	115	30,15823	-4
1986	01.май	31	28.мар	27	89	22,08888	-9
1987	29.апр	29	11.апр	41	79	26,39491	-3
1988	23.апр	23	06.апр	36	93	26,17782	3
1989	14.апр	14	24.мар	23	70	18,09037	4
1990	25.апр	25	03.апр	33	86	24,09715	-1
1991	03.май	33	31.мар	30	81	22,26979	-11
1992	08.май	38	13.апр	43	73	26,43108	-12
1993	16.апр	16	08.апр	38	62	23,04774	7
1994	27.апр	27	11.апр	41	73	25,63501	-1
1995	13.апр	13	24.мар	23	60	16,82387	4
1996	16.апр	16	11.апр	41	105	29,68781	14
1997	14.апр	14	25.мар	24	60	17,22191	3
1998	01.май	31	24.апр	54	87	32,5826	2
1999	01.май	31	24.апр	54	102	34,48235	3
2000	19.апр	19	23.мар	22	86	19,71874	1
2001	20.апр	20	28.мар	27	80	20,94903	1
2002	26.апр	26	16.апр	46	46	24,20565	-2
2003	27.апр	27	18.апр	48	77	28,92787	2
2004	28.апр	28	16.апр	46	75	27,8785	0
2 Продолжение таблицы 5.13 005	26.апр	26	11.апр	41	72	25,50836	0
2006	27.апр	27	19.апр	49	77	29,32591	2
2007	17.апр	17	01.апр	31	67	20,89473	4
2008	25.апр	25	21.апр	51	61	28,09559	3

*Примечание: значения, выходящие за пределы допустимой ошибки равной ±5 дней.

D_{вск.Кан-Ирбейское}=-0,082 +Т_{25.04 Красноярск}-0,206 +Т_{10.04 Оленья речка}+0,107 h_{льда Ирбейское на 31.03}+0,075 Н_{нач.лед.явл Кунгус-Ильинка} +11,7., (6)

где D_{вск.Кан-Ирбейское} – дата вскрытия р.Кан – с.Ирбейское;

+Т_{25.04 Красноярск} – сумма положительных температур в г.Красноярске на 25 апреля;

+Т_{10.04 Оленья Речка} – сумма положительных температур Оленья Речка на 10 апреля;

h_{льда Ирбейское на 31.03} – толщина льда в с.Ирбейское на 31 марта;

Н_{нач.лед.явл Кунгус-Ильинка} - уровень начала ледовых явлений Кунгус – Ильинка.

Таблица 5.14 – Описание переменных и обобщенных показателей в уравнении прогноза

Обозначение	Характеристика
+Т25.04 Красноярск	Синоптическая характеристика, описывающая характер весны;
Ннач.лед.явл Кунгус-Ильинка	Показатель увлажненности бассейна перед началом ледостава (осенью);
Твоз.IVср.мес.Ирбейское	Синоптическая характеристика, описывающая характер весны;
+Т10.04 Оленья Речка	Синоптическая характеристика, описывающая характер весны.

Таблица 5.15 – Параметры переменных уравнений

Регрессии

ПРЕДИКТОРЫ	Уравнение
	Т-статистика
+Т25.04 Красноярск	-6,3
Ннач.лед.явл Кунгус-Ильинка	2,3
+Т10.04Оленья Речка	-4,4
hльда Ирбейское на 31.03	3
Свободный член	11,7

Продолжение таблицы 5.15

Таблица 5.16 – Параметры качества методики уравнения вскрытия реки Кан – Ирбейское

Параметры	Уравнение
Коэффициент множественной корреляции, R	0,85
Оправдываемость прогнозов на зависимом материале, Р	91%

Таблица 5.17 – Результаты расчета по уравнению прогноза вскрытия реки Кан-Ирбейское

годы	D вскр.Кан-Ирбейское	даты вскрытия Кан-Ирбейское	Сумма +t 25IVКрас-рск	Сумма +t 10IVоленья речка	толщина льда ирб	Н нач.лед.яв Кунгус-Ильинка	расч дата вскрытия	ошибка
1966	04.май	34	22,5	0,2	74	189	31,99316	-2
1967	22.апр	22	110,7	0	69	179	23,47173	1
1968	20.апр	20	120,9	0	52	154	18,92102	-1
1969	01.май	31	40,8	1,8	93	167	30,53778	0
1970	18.апр	18	83,7	0	55	190	25,02299	7
1971	30.апр	30	107,8	3,2	89	194	26,33002	-4
1972	24.апр	24	93,3	11,6	80	160	22,26638	-2
1973	21.апр	21	58,1	1	80	168	27,95524	7
1974	26.апр	26	123,1	3,5	116	152	24,7421	-1
1975	02.май	32	58,9	3,1	95	173	29,44453	-3
1976	07.май	37	50,6	0	112	180	33,12095	-4
1977	20.апр	20	111	2,1	96	157	24,25672	4
1978	25.апр	25	67,3	4,2	70	190	27,12103	2
1979	02.май	32	27,7	0	52	170	27,81096	-4
1980	27.апр	27	51,1	0	93	169	30,21009	3
1981	21.апр	21	157,2	5,3	68	196	19,71943	-1
1982	16.апр	16	135,4	8,8	84	195	22,43898	6
1983	03.май	33	34,1	0	67	207	31,68238	-1
1984	04.май	34	24,5	0	75	181	31,37408	-3
1985	04.май	34	58,2	6	115	179	31,50509	-2
1986	01.май	31	45,5	0	89	177	30,84497	0
1987	29.апр	29	44,8	0	79	179	29,97928	1
1 Продолжение таблицы 5.17 988	23.апр	23	86	1	93	191	28,78426	6
1989	14.апр	14	75,9	36,5	70	162	17,64772	4
1990	25.апр	25	129,4	5	86	172	22,19833	-3
1991	03.май	33	63,8	0	81	160	27,1959	-6
1992	08.май	38	43,1	1,6	73	239	33,66635	-4
1993	16.апр	16	117,7	0,7	62	163	20,79289	5
1994	27.апр	27	69,2	14,9	73	148	21,91749	-5
1995	13.апр	13	159,1	17,5	60	162	13,62816	1
1996	16.апр	16	57,8	70	105	176	17,05264	1
1997	14.апр	14	239,6	9,4	60	178	9,865292	-4
1998	01.май	31	43,5	5	87	182	30,1417	-1
1999	01.май	31	51,7	0,7	102	197	33,09289	2
2000	19.апр	19	154,2	28,2	86	195	17,10696	-2
2001	20.апр	20	109,9	0,8	80	188	25,23253	5
2002	26.апр	26	80,7	0	46	201	25,1325	-1
2003	27.апр	27	58,3	0	77	184	29,02814	2
2004	28.апр	28	70,7	0,1	75	193	28,44848	0
2005	26.апр	26	120	9,5	72	186	21,59743	-4
2006	27.апр	27	36,3	0	77	187	31,06809	4
2007	17.апр	17	147,2	24,4	67	209	17,48109	0
2008	25.апр	25	106	6	61	188	22,44199	-3

*Примечание: значения, выходящие за пределы допустимой ошибки равной ±5 дней.

Выше приведены таблицы Т-статистик и смысловое значение каждого предиктора в уравнения регрессии (таблицы 5,3, 5,7, 5,11, 5,15 ).

t-статистика критерия (Т) – некоторая функция от исходных данных, по значению которой проверяется нулевая гипотеза. Чаще всего статистика критерия является числовой функцией, но она может быть и любой другой функцией, например, многомерной функцией. Нулевая гипотеза – это основное проверяемое предположение, которое обычно формулируется как отсутствие различий, отсутствие влияние фактора, отсутствие эффекта, равенство нулю значений выборочных характеристик.

Ряды переменных входящих в уравнения множественной регрессии прогноза даты вскрытия и результаты расчетов представлены ( таблицы 5,4 5,9, 5,13, 5,17 ).

Таблица 5.18 – Описание факторов, вошедших в уравнение

Обозначение	Описание	Физический смысл
1	2	3
+Т20.04 Красноярск	Сумма положительных температур за 20 апреля по Красноярску	Чем больше сумма положительных температур, тем раньше вскроется река
h Продолжение таблицы 5.18 льда Канск на 31.03	Толщина льда на 31 марта в Канске	Чем толще лед, тем позже происходит вскрытие
Ннач.лед.явл Кунгус-Ильинка	Уровень воды на дату начала ледовых явлений	Чем больше уровень воды, тем раньше вскрывается река
Твоз.IVср.мес.Ирбейское	Среднемесячная температура воздуха в апреле в с.Ирбейское	Чем выше температура, тем раньше происходит вскрытие
hльда Ирбейское на 31.03	Толщина льда на 31 марта в с.Ирбейское	Чем толще лед, тем позже происходит вскрытие
Т25.04 Красноярск	Сумма положительных температур за 25 апреля по Красноярску	Чем больше сумма положительных температур, тем раньше вскроется река
Т10.04 Оленья Речка	Сумма положительных температур за 10 апреля Оленья Речка	Чем больше сумма положительных температур, тем раньше вскроется река
Dч/з0^оC Агинское	Дата перехода через ноль к положительным температурам в с.Агинское	Чем меньше дата перехода через ноль, тем раньше происходит вскрытие

Ниже приведены графики соответствия фактических дат вскрытия прогнозируемым ( рисунок 5.1, 5.2 ).

Рисунок 5.1 – Прогнозируемые – Фактические даты вскрытия Кан - Канск

Рисунок 5.2 - Прогнозируемые – Фактические даты вскрытия Кан - Ирбейское

Из рисунков 5.1 и 5.2 видно, что отклонения прогнозируемых дат вскрытия от фактических незначительны.

5.4 Оценка качества методики

Для того, чтобы оценить качество получившихся уравнений, считают оправдываемость (вероятность) прогноза - величина, выраженная в процентах, которая показывает на сколько эффективна наша методика. Оправдываемость прогнозов зависит от многих факторов – от густоты сети наблюдательных станций, от используемых приборов, от применяемых методик. В нашей стране оправданность долгосрочных прогнозов (до 5 суток) зависит от особенностей регионов и достаточно высока, для долгосрочных прогнозов оправдываемость также различна для разных регионов и колеблется в пределах 75–85%.

Оправдываемость гидрологических прогнозов устанавливается сопоставлением погрешностей прогнозов с допустимой погрешностью. Прогноз считается оправдавшимся, если его погрешность меньше или равна допустимой погрешности.

За допустимую погрешность прогноза принимается вероятностное отклонение значений прогнозируемой максимальной величины от среднего значения

_доп = ± 0.674 = ± 0,674*6,12= ± 5 сут., (7)

где – среднее квадратичное отклонение значений сроков вскрытия реки от среднего значения

_{= 6,12 сут. ,} (8)

_{где Di – дата вскрытия реки;}

_{Dср – средняя дата вскрытия за весь анализируемый период;}

_{n – число членов ряда (кол-во лет).}

Если расчётная величина по прогнозу попала в допустимый интервал, например _доп = ± 5 дней, то прогноз считается оправдавшимся.

(9)

_{где m – количество оправдавшихся прогнозов;}

n – общее количество членов ряда (кол-во лет).

Таблица 5.9.6 – Показатели качества методики

Категория методики	Показатель качества методики
	/	Коэффициент корреляции	Обеспеченность допустимой погрешности прогнозов, %
хорошая	≤ 0,50	≥ 0,87	≥ 82
удовлетворительная	0,51 – 0,80	0,86 – 0,60	81 – 60

Согласно данным таблицы полученная методика прогноза вскрытия реки Кан в г.Канске и с.Ирбейское относится к категории – хорошая.

5.5 Проверка методики на независимом материале

Проверка методики на независимом материале заключается в расчете характеристики за тот период, который не участвовал в разработке методики. Для проверки брали годы с 2008-2012. Подставив необходимые значения переменных в уравнения, получили следующие результаты.

Таблица 5.19 – Оправдываемость на независимом материале

год	Dвскр.рассчитанная		Dвскр.фактическая		Р,%
	Канск	Ирбейск	Канск	Ирбейск	Канск	Ирбейск
2009	20.апр	15.апр	16.апр	13.апр	100
2010	30.апр	03.май	28.апр	28.апр
2011	13.апр	13.апр	17.апр	17.апр
2012	18.апр	19.апр	19.апр	19.апр

Таблица 5.20 – Оправдываемость на независимом материале

(на 31 марта)

год	Dвскр.рассчитанная		Dвскр.фактическая		Р,%
	Канск	Ирбейск	Канск	Ирбейск	Канск	Ирбейск
2009	20.апр	13.апр	16.апр	13.апр	100	75
2010	27.апр	30.апр	28.апр	28.апр
2011	22.апр	21.апр	17.апр	17.апр
2012	17.апр	17.апр	19.апр	19.апр

6 Безопасность и экологичность работы