Прогнозирование катастрофических паводков

Abstract

Многие регионы нашей планеты испытывают угрозу катастрофических наводнений. Анализ многочисленных исследований показывает, что использование различных детерминистических методов прогнозирования наводнений не обеспечивает точность прогноза, так как они не учитывают различные характеристики, участвующие в процессе наводне-ния. В таком случае необходимо использование вероятностных методов, которые с достаточной точностью выражают физическую сущность наводнений. В труде для прогнозирования характеристик катастрофических расходов наводнений использованы методы теории случайного процесса, в частности, теория пересечения уровней (теория выпаданий). С её помощью установлены среднее число выпаданий максимальных расходов в определенном промежутке времени, продолжительность и интервал времени между катастрофическими расходами наводнения. Для получения этих показателей необходимо знать дисперсию скорости изменения ординаты случайной функции. Она установлена двумя методами: методом корреляционной функции и методом Котельникова-Шенона. Полученные результаты показывают, что между величинами, полученными обоими методами, разница незначительная, поэтому вычисление среднего числа и продолжительности выпаданий расходов наводнений целесообразно более простым методом Котельникова-Шенона.

ჩვენი პლანეტის მრავალი რეგიონი კატასტროფული წყალმოვარდნების საფრთხეს განიცდს. მრავალრიცხოვანი კვლევების ანალიზი გვიჩვენებს, რომ კატასტროფული წყალმოვარდნების პროგნოზირების სხვადასხვა დეტერმინისტული მეთოდების გამოყენება ვერ უზრუნველყოფს პროგნოზის სიზუსტეს, რადგანაც ისინი წყალმოვარდნიის პროცესში მონაწილე სხვადასხვა მახასიათებლებს უგულვებელყოფენ. ასეთ შემთხვევაში აუცილებელია ალბათური მეთოდების გამოყენება, რომლებიც საკმაო სიზუსტით გამოსახავენ წყალმოვარდნების ფიზიკურ არსს. ნაშრომში წყალმოვარდნათა კატასტროფული ხარჯების მახასიათებლების პროგნოზირებისათვის გამოყენებულია შემთხვევითი პროცესის თეორიის მეთოდები, კერძოდ დონეების გადაკვეთის თეორია (ამოვარდნათა თეორია) მისი საშუალებით დადგენილია მაქსიმალური ხარჯების ამოვარდნის საშუალო რიცხვი დროის გარკვეულ შუალედში, ხანგრძლივობა და დროის ინტერვალი წყალდიდობის კატასტროფულ ხარჯებს შორის. ამ მახასიათებლების მისაღებად აუცილებელია შემთხვევითი ფუნქციის ორდინატის ცვლილების სიჩქარის დისპერსიის ცოდნა. იგი დადგენილია ორი მეთოდით: კორელაციური ფუნქციისა და კოტელნიკოვ-შენონის მეთოდით. მიღებული შედეგები გვიჩვენებს, რომ ორივე მეთოდით მიღებულ სიდიდეებს შორის განსხვავება უმნიშვნელოა, ამიტომ კატასტროფულ წყალმოვარდნათა ხარჯების ამოვარდნათა საშუალო რიცხვის და ხანგრძლივობის ანგარიში მიზანშეწონილია კოტელნიკოვ-შენონის უფრო მარტივი მეთოდით.

Many regions of our planet face the hazard of catastrophic freshets. The analysis of numerous studies shows that the use of differ-ent deterministic methods to forecast catastrophic freshets fails to yield an accurate forecast, as they tend to ignore different fea-tures in the process of freshets. In such a case, it is necessary to use the probability methods, which describe the physical essence of freshets with a great accuracy. The work uses the methods of the theory of random processes to forecast the properties of the catastrophic discharge of freshets, in particular the level intersection theory (the falling-out theory) is used to fix the average number of falling-outs of peak discharges in the given time interval, duration and interval of time between the catastrophic dis-charges of freshets. In order to gain the mentioned indicators, it is necessary to know the value of dispersion of the speed of change of the casual function ordinate. It is fixed by using two methods: the method of correlation function and Kotelnikov-Shenon method. The gained results show that the difference between the values gained by using the two methods is insignificant. Therefore, the calculation of the average number and duration of the discharges of catastrophic freshets is reasonable by using a simpler, Kotelnikov-Shenon method.