Концептуальные модели речного стока

Существует немало основных категорий данных моделей, и большей частью они отличаются друг от друга концепцией понимания гидрологических процессов. Гидрологические модели и/или прогностические методы используют данные об осадках и стоке в реальном времени и преобразуют эти данные наблюдений в значения стока в будущем. Гидрологические модели или методы различаются по сложности, точности и простоте использования.

Простые модели состоят из таблиц, графиков или установленных эмпирическим путем отношений. Более сложные системы гидрологического моделирования используют данные наблюдений in situ и данные дистанционного зондирования, а также составные гидрологические модели, объединенные для получения более точных гидрологических прогнозов. Развитие персональных компьютеров сделало возможным прогон на них комплексных моделирующих систем. Эти системы проще в использовании и обслуживании, чем их предшественники.

За последние двадцать лет были сделаны большие шаги в развитии теории и эксплуатационных качеств моделей. Эффективность модели меняется в зависимости от моделируемых характеристик речного бассейна, наличия данных для калибровки и оперативного использования, от понимания специалистом- гидрологом, работающим с моделью, того, как эта модель работает.

Данные обычно выступают фактором, ограничивающим допустимую точность при оперативном использовании модели. Однако в связи с тем, что данные ГИС становятся все более доступными, параметры гидрологических моделей могут быть оценены без привлечения для калибровки исключительно временных рядов данных наблюдений.

Наличие оперативных оценок осадков с высоким пространственным и временным разрешением, полученных при помощи метеорологических радиолокаторов, и существенное увеличение мощности компьютеров сделали возможным использование гидрологических моделей с распределенными параметрами.

Изобилие моделей с распределенными параметрами объясняется наличием соответствующих баз данных по характеристикам поверхности суши и почв. Карпентер и др. (Carpenter and others, 2001), Огден и др. (Ogden and others, 2001), Бивен (Beven, 2002), Смит и др. (Smith and others, 2004а) дали в общих чертах описание самих моделей с распределенными параметрами и проблем, возникающих при их использовании в оперативном прогнозировании.

Существенное влияние неопределенностей исходных данных об осадках, структурa модели и ошибки параметров в случае малых масштабов быстроразвивающихся бурных паводков препятствовали более раннему использованию моделей с распределенными параметрами при оперативном прогнозировании. Тем не менее эти модели позволяют получить дополнительную информацию и проникнуть в суть гидрологической обстановки в местах, где отсутствуют данные наблюдений за стоком.

В Соединенных Штатах Америки в рамках проекта по взаимному сравнению моделей с распределенными параметрами, спонсируемого Национальным управлением по исследованию океанов и атмосферы (НУОА), был проведен форум, посвященный применимости моделей с распределенными параметрами с использованием оперативных качественных данных и анализу проблем, связанных с их использованием (Smith and others, 2004Ь).

Для того, чтобы учесть неопределенность данных об осадках в случае малых масштабов (см. Collier and Krzysztofowicz, 2000) и ошибки гидрологической модели, при использовании гидрологических моделей с распределенными параметрами для территорий, подверженных воздействию быстроразвивающихся бурных паводков, рекомендуется выпускать вероятностные, а не детерминистические прогнозы. Вероятностное прогнозирование стока остается наиболее изучаемой областью гидрологии (см. Carpenter and Georgakakos, 2004).