Геополитика и экогеодинамика регионов.

Том 20. Вып. 1. 2024 г. С. 218–223.

УДК 673.33

Х. Г. Асадов¹, Е. Дж. Сулейманова, В. Х. Махмудова, К. С. Агаева

Оценка аномальных наводнений на предгорных территориях на базе метода водного потенциала ландшафта

Национальное аэрокосмическое агентство, г. Баку, Азербайджанская Республика e-mail: ¹asadzade@rambler.ru

Ключевые слова: водный поток, оптимизация, затопление, водный потенциал, потопление.

Введение

Расчетная пиковая величина избыточного водного потока при наводнениях является важным гидрологическим показателем, используемым при проектировании и строительстве различных гидравлических сооружений [1], дамб, мостов, каналов и т.д. Этот показатель имеет высокую степень неопределенности, так как соответствующий устаревший статистический материал часто не учитывает результаты климатических изменений [2,3]. Вместе с тем, существуют территории, в отношении которых, такие статистические данные вообще отсутствуют. В этих условиях оказываются пригодными региональные регрессионные уравнения, характеризующие частотность появления пиковых водных потоков на определенных участках [4,5].

Согласно [6], наводнения, возникающие из-за поступления аномального объёма водной массы, в значительной степени зависит от водного потенциала ландшафта potential (LHP), характеризующего как влагосодержание почвы, так и способность водоудержания и водофильтрации на соответствующих земельных участках. Метод вычисления и учета показателя LHP был протестирован во многих территориях центральной Европы [7-9].

1. LHP — Hydric potential of landscape

Методология вычисления LHP была разработана в работах [6,10]. Согласно разработанной в указанных работах методике LHP может быть вычислена по следующей формуле

где -показатель, зависящий от гидрогеологических свойств местности; — показатель, зависящий от типа почвы; -показатель текстуры почвы; — показатель климатического водного баланса; -показатель уклона местности; — показатель гидрологического воздействия лесного древостоя; -показатель воздействия нелесного ландшафта.

В работе [11], на базе количественных оценок вышеуказанных показателей для исследуемой территории, были построены эмпирические модели для оценки средней величины пикового избыточного водного потока, приводящего к наводнению ( Q_med). Были рассмотрены как линейные так и нелинейные модели:

Рис. 1. Графическое отображение регрессионной связи между показателями Q_med и lnA

Составлено авторами

Согласно [11], модель (3) характеризуется коэффициентом корреляции =0,862; статистически значим при alpha=0,05; R²=0,722.

Вместе с тем, модель (3) функционально ограничен и позволяет вычислить только средние значения избыточной водной массы, приводящей к наводнению. Остается неисследованным следующий вопрос: при каких условиях следует ожидать максимальной величины поступающего водного потока, приводящего к значительным затоплениям? Значимость данного вопроса не вызывает сомнений. Чтобы убедиться в этом достаточно рассмотреть данные относящиеся к минимальной, средней и максимальной величинам Q_med, LHP и A (табл. 1), приведенных в [11].

Таблица 1

параметр	минимальное значение	среднее значение	максимальное значение
A	23,39	167,55	685,45
LHP	1,2	8,39	20,1
Qmed	1,19	49,62	167,5

Далее предлагается методика для определения условий возникновения максимальных водных потоков, приводящих к аномальным затоплениям.

Материалы и методы

Что касается условия (5), то это условие несколько сужает пространство непрерывных, дважды дифференцируемых функций в котором ищем оптимальный вид функции (4) при которой целевой функционал проводимой оптимизации достиг бы максимальной величины. Графические примеры видов указанной функции приведены на рис. 2.

Рис. 2. Примеры функций f (LHP) удовлетворяющих условию (5)
Составлено авторами

Выводы

Литература

1. Serinaldi F., Grimaldi S. Synthetic design hydrographs based on distribution functions with finite support// J. Hydrol. Engineer. 2011. 16. Pp. 434-446.
2. Krajewski A., Sikorska-Senoner A., Ranzi R., Banasik K. Long-term changes of hydrological variables in a small lowland watershed in central Poland// Water 2019. 11. 564.
3. Liang Y., Wang Y., Zhao Y., Lu Y., Liu X. Analysis and projection of flood hazards over China// Water 2019. 11. 1022.
4. National Highway Institute. Highway hydrology. Hydraulics design series No 2. Second edition. U.S. Department of transportation: Washington. DC. USA. 2002.
5. Cupak A., Walega A. Basis of hydrology for streams and rivers// In open channel hydraulics river hydraulics structures and fluvial geomorphology for engineers, geomorphologists and physical geographers. CRC press: Boca Raton, FL, USA. 2018. Pp. 212-240.
6. Lepeska T. Hydric potential of landscape and integrated river basin management in mountain and submontane regions// Ecohydrol. Hydrobiol. 2010. 10. Pp. 13-24.
7. Lepeska T. Hydric potential of selected river basins in Slovakia// Ecohydrol. Hyrobiol. 2013. 13. Pp. 201-209.
8. Lepeska T., Radecki-Pawlik A., Wojkowski J., Walega A. Hydric potential of the river basin: Pradnik, Polish Highlands// Acta geophys. 2017. 65. 1253-1267.
9. Majlingova A., Zavacka M., Kliment D. An assessment of Hucava mountain stream catchment susceptibility to flooding// J. For. Sci. 2012. 58. Pp. 553-559.
10. Wojkowski J., Mlynski D., Lepeska T., Walega A., Radecki-Pawlik A. Link between hydric potential and predictability of maximum flow for selected catchments in Western Carpathians// Sci. Total Environ. 2019. 683. Pp. 293-307.
11. Walega A., Mlynski D., Wojkowski J., Radecki-Pawlik A., Lepeska T. New empirical model using landscape hydric potential method to estimate median peak discharges in mountain ungauged catchments// Water 2020. 12. 983.
12. Эльсгольц Л. Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление// М. Наука. 1974. Стр. 432.

H. G. Asadov ¹, E. J. Suleymanova, V. H. Makhmudova, K. S. Agaeva

Assessment of abnormal floods in foothill areas based on the method of landscape water potential

National Aerospace Agency, Baku, Republic of Azerbaijan e-mail: ¹asadzade@rambler.ru

Keywords: water flow, optimization, flooding, water potential, sinking.