Формирование и расчет максимальных расходов воды рек Республики Камерун тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.07, кандидат географических наук Деффо Дезире

• Деффо Дезире
• кандидат географических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат географических наук Деффо Дезире

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ СТОК РЕК РЕСПУБЛИКИ КАМЕРУН

1.1 Климат

1.2 Рельеф

1.3 Почвы

1.4 Растительность

1.5 Хозяйственная деятельности

1.6 Гидрография

2. СОВРЕМЕНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА МАКСИМАЛЬНЫХ

РАСХОДОВ ВОДЫ ПАВОДКОВ

2.1 Общие положения

2.2 Типы формул для расчета максимальных расходов воды паводков при отсутствии данных гидрометрических наблюдений

2.3 Картирование гидрологических характеристик

2.4 Математическое моделирование процессов стока

2.5 Формулы для Камеруна

3. ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ И СРОКИ ПОЯВЛЕНИЯ

МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ РЕК КАМЕРУНА

3.1 Статистический анализ данных гидрометрических наблюдений

3.2 Сроки появления максимальных расходов воды

3.3 Временная изменчивость максимальных расходов воды

4. СВЯЗЬ МАКСИМАЛЬНОГО СТОКА РЕК КАМЕРУНА С

ОСНОВНЫМИ ФАКТОРАМИ

4.1 Исследование характера связей

4.2 Районирование территории Камеруна

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ МАКСИМАЛЬНОГО СТОКА ПРИ ОТСУТСТВИИ ДАННЫХ НА ТЕРРИТОРИИ КАМЕРУНА

5.1 Пространственное распределение максимального стока

5.2 Региональные зависимости

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование и расчет максимальных расходов воды рек Республики Камерун»

Республика Камерун расположена в западной части Центральной Африки, примыкая к Атлантическому океану в районе Гвинейского залива. Страна вытянута, в основном, в широтном направлении с юга на север на 1250 км. Общая площадь страны составляет 475,4 тыс.км2. Климат Камеруна очень разнообразен, меняясь от влажного тропического на юге до сухого климата саванн на севере.

В экономике страны преобладает аграрный сектор. Сельское хозяйство наиболее развито в районах достаточного и избыточного увлажнения. Относительно развита сеть шоссейных и железных дорог, составляющих по протяженности около 5 тыс.км. Их дополняют грунтовые дороги общей протяженностью около 30 тыс.км. Все дороги пересекают большое количество малых, средних и больших рек.

На главной реке страны развито судоходство. Большое значение для экономики страны имеют вопросы водоснабжения, энергетики, строительства гидротехнических сооружений, удовлетворения запросов речного транспорта, а также разработка мероприятий по защите от наводнений.

Наметившийся в конце XX века рост промышленного развития страны потребовал наличия достаточно надежных данных о речном стоке, особенно о максимальных расходах воды рек. Эти расходы определяют пропускную способность мостов и других водопропускных отверстий при строительстве железных и автомобильных дорог, высоту дамб и плотин, объем водохранилищ, необходимость разработки мероприятий по защите от наводнений и многое другое. Однако максимальные расходы воды рек Исследованы в Камеруне в целом очень слабо. Имеются лишь региональные рекомендации для некоторых рек бассейна р.Санага.

Учитывая изложенное, следует признать, что заявленная тема исследований, поставленная по просьбе министерства водного хозяйства, является для Камеруна очень актуальной.

Накопленные к концу XX века гидрометеорологические данные позволяют осуществить необходимые обобщения для расчетов максимальных расходов воды.

Поэтому целью исследований являлось изучение условий формирования максимальных расходов воды рек Камеруна и разработка на этой основе методов их расчета при разном объеме исходной гидрометеорологической информации.

В задачи работы входило изучение основных физико-географических и антропогенных факторов, влияющих на величину, а также на временную и пространственную изменчивость максимального стока рек Камеруна; генетический и статистический анализ данных гидрометрических наблюдений; районирование страны по условиям формирования максимального стока; разработка рекомендаций по расчету максимальных расходов воды, особенно для случаев отсутствия данных гидрометрических наблюдений.

Методика исследований включает приемы генетического и статистического анализа данных наблюдений, а также использование географо-гидрологического подхода при обобщении данных по территории (карты изолиний и районов). Анализ надежности исходных данных производился путем исследования статистической структуры рядов максимальных расходов воды с применением аппарата статистической проверки гипотез, а также делалась оценка циклических колебаний и средней квадратической погрешности среднего значения (нормы) максимального стока.

На защиту выносятся следующие результаты исследований:

- разработаны методы расчета нормы и обеспеченных значений максимальных расходов воды рек Камеруна при отсутствии данных гидрометрических наблюдений;

- произведено районирование территории Камеруна по условиям формирования максимального стока;

- выявлены пространственно-временные закономерности колебаний максимального стока рек Камеруна;

- исследованы корреляционные связи характеристик максимального стока с остальными физико-географическими факторами, формирующими его величину.

Результаты исследований обоснованы в пяти главах работы. В первой главе рассматриваются физико-географические условия, определяющие сток рек Камеруна, на основе анализа климатических условий страны, ее рельефа, почво-грунтов, растительности, развитости гидрографической сети и хозяйственной деятельности в бассейнах рек. Основная цель главы - дать характеристику факторов, способных влиять на величину, а также пространственную и временную изменчивость максимального стока.

Во второй главе сделан критический анализ современных методов расчета максимальных расходов дождевых паводков при отсутствии данных гидрометрических наблюдений, применяемых в России, Камеруне и других странах. Рассмотрены принципы картирования гидрологических характеристик, математического моделирования процессов стока и их применимость к условиям Камеруна.

Третья глава посвящена анализу исходных гидрометеорологических данных - оценка однородности рядов, их надежности, удлинение рядов, выявление периодов водности. Здесь же рассматриваются сроки появления максимальных расходов воды и временная изменчивость последних.

В четвертой главе показан анализ зависимости максимального стока от основных физико-географических факторов, определяющих его 7 формирование. Приведены графики связи параметров максимального стока с осадками, средней высотой и площадью водосборов. Дано районирование Камеруна по условиям формирования максимального стока паводков.

В пятой главе приводятся разработанные автором рекомендации по расчету максимального стока при отсутствии данных гидрометрических наблюдений для малых и средних рек Камеруна, полученные на основании анализа связей максимального стока с определяющими его факторами.

В таком объеме исследования максимального стока рек Камеруна сделаны впервые.

Заключение диссертации по теме «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия», Деффо Дезире

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Осуществленные исследования показали, что для Республики Камерун необходимо:

- расширить сеть дождемерных пунктов, особенно с автоматической регистрацией осадков;

- устройство опытных бассейнов-индикаторов в характерных физико-географических районах и проведение на них стационарных гидрометеорологических и гидрофизических наблюдений;

- организация четырех стоковых станций (по одной в каждом из четырех районов) для исследования процессов формирования поверхностного и подземного стока;

- проведение экспедиционных исследований в районах с наиболее сложными условиями формирования речного стока.

Выполнение комплекса перечисленных исследований и мероприятий позволит усовершенствовать предложенные методы расчета максимального стока, особенно для малых рек.

В результате исследований автором впервые для Камеруна проанализированы условия формирования максимального дождевого стока и даны практические рекомендации по расчету его обеспеченных значений. Это выразилось в следующем:

- разработана формула по расчету максимальных расходов воды;

- предложен метод определения максимальных расходов воды расчетной обеспеченности;

- построены карты изолиний максимального стока рек Камеруна и его изменчивости, а также соотношения коэффициентов вариации и асимметрии;

- сделано районирование территории Камеруна по условиям формирования максимального стока;

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Деффо Дезире, 2000 год

1. Алексеев Г.А. О применении кривой распределения наибольшего члена выборки для оценки вероятности максимальных расходов воды М. и Г., 1961, Nl,c.l6-25.

2. Алексеев Г.А. Объектные статистические методы расчета и обобщения параметров максимального дождевого стока. Международный симпозиум по паводкам и их расчетам, т. 1. М.: Гидрометеоиздат, 1969.

3. Бернар О. Северная и Западная Африка. Перевод с франц., 1949.

4. Бефани А.Н. Теоретическое обоснование методов исследования и расчета паводочного стока рек Дальнего Востока. Тр. ДВНИГМИ, 1966, вып.22, с.124 - 215.

5. Ван дер Мадо. Оценка вероятности расчетного расхода воды. Международный симпозиум по паводкам и их расчетам, т.1. Л.: Гидрометеоиздат, 1969.

6. Вершинина Л.К. Анализ и методика расчета дождевых паводков рек Приморского края. Тр. ГГИ, 1960, вып. 79, с.74 - 104.

7. Виноградов Ю.Б. Вопросы гидрологии дождевых паводков на малых водосборах Средней Азии и Южного Казахстана. Тр. Казах. НИГМИ, 1967, вып.28, 262 с

8. Виноградов Ю.В. Математическое моделирование процесса формирования стока. М., 1998, 68 - 69с.

9. Владимиров A.M. Гидрологические расчеты. Л.: Гидрометеоиздат, 1990 -365с.

10. Гарцман И.Н., Лебедев В.А. Максимальные расходы дождевых паводков на малых реках Приморья. Сб. Дальневосточного Промстройниипроекта. -Владивосток, 1967, вып.9, с. 108 148.

11. Георгиевский Ю.М., Горошков И.Ф., Методика расчета максимального на малых водотоках бассейна реки Амур. Тр. ЛГМИ, 1965, вып.9, с. 191 -203.

12. Георгиевский Ю.М., Орлов В.Г., Самохин A.A. Исследование максимального дождевого стока рек Сахалина. Тр. ЛГМИ, 1965, вып.23, с. 106-114.

13. Горошков И.Ф., Орлов В.Г., Самохин A.A., Соловьева H.H. Об исследованиях максимального дождевого стока на реках Дальнего Востока кафедрой инженерной гидрологии. Тр. ЛГМИ, 1970, вып.39, с. 163 - 178.

14. Деффо Д. Рекомендации по расчету максимального стока при отсутствии данных на территории Камеруна. Итоговая сессия Ученого совета. СПб.: изд. РГГМУ, 2000, 160с.

15. Жук В.А, В.А. Скорняков, К.Ф. Ретеюм /под ред. В.Д.Быкова и др./ Расчеты речного стока: методы пространственного обобщения. изд. МГУ, 1984 -165с.

16. Инструкции по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов. ВСН 63-76.-М., 1976, 104с.

17. Калинин Г.П. Схема расчетов склонового стока. Проблемы речного стока. -Л.: Гидрометеоиздат, 1968, с. 143 148.

18. Карасик Г.Я. Водный баланс Африки, 1970.

19. Климат Африки /под ред. Лебедева А.Н., Сорочан О.Г./. Л., 1967.

20. Ю. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Об основных положениях методики расчета максимального стока. Тр. ГГИ, вып. 162, с.З -16.

21. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. О некоторых приемах статистического анализа гидрологических рядов. Тр. ГГИ, 1968, вып. 143, с. 110 -133.

22. Кучмент JI.С., Гельфан А.Н. Динамико-стахостические модели формирования речного стока. М.: Наука, 1994, 102с.

23. Кучмент Л.С. Модели процессов формирования речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1980, 141с.

24. Лукьянов С.М. К вопросу о физико-географическом районировании Африки. Карты. Изв.ВТО, 1960, т.92, вып.4, с.332 - 338.

25. Математическое моделирование процессов формирования речного стока /под ред. Ю.В.Виноградова/. Тр. ГГИ., 1991, вып.343, 112с.

26. Математичееское моделирование процессов формирования стока Тр. гидрометеорологии. Научные исследования центра СССР, вып. 183. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977.

27. Международное руководство по методам расчета основных гидрологических характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1984, 247с.

28. Международный симпозиум по паводкам и их расчетам. Л., 1967, кн.1, 312с.

29. Мировой водный баланс и водные ресурсы земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1974, 638с.

30. Ю. Моделирование и прогнозы гидрологических процессов СПб., 1992, 133с.

31. Наставление по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки. М.: Транспорт, 1972, 279с.

32. Определение расчетных гидрологических характеристик. СНиП 2.01.14.-83. М., 1983 - 98 стр.

33. Орлов В.Г., Самохин A.A., Соловьева H.H. Исследование максимального стока. Тр. ЛГМИ, 1961, вып.74, с.9-19.

34. Петенков A.B. Максимальный дождевой сток, результаты анализа, особенности расчета. -Мелиорац. иводн. хоз., 1997, № 1, 34-37с.

35. Пособие по опоределению расчетных гидрологических характеристик. Л., Гидрометеоиздат, 1984.

36. Расчетные гидрологические характеристики: Тр. ЛГМИ Л., 1991, вып. 110 -127 стр.

37. Расчеты и прогнозы гидрологических характеристик. Тр.ЛГМИ, 1989, вып. 103, - 174 стр.

38. Расчеты паводочного стока: методы расчета на основе мирового опыта. Л.: Гидрометеоиздат, 1978, с.304.

39. Расчет речного стока по обобщенным кривыми обеспеченности. изд. МГУ, 1975, 127с.

40. ДО.Расчеты водного баланса, водных ресурсов и речного стока. Тр. ГГИ, 1981, вып.282, 101с.

41. И.Расчеты водных ресурсов и водного баланса /под ред. В.А. Бабкина/. Тр. ГГИ, 1990, 164с.

42. Расчеты речного стока. Междунар. симп. Тезисы. СПб., 1995,122с.

43. Расчеты речного стока. Тр. ГГИ, 1992, вып.357, 158с.

44. Расчеты речного стока. Тр. Всесоюз. гидрол. съезда., 1997, т.4, 461с.

45. Рекомендации по статистическим методам анализа однородности пространственно временных колебаний речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1984, 78с.

46. Рекомендации по приведению рядов речного стока и их параметров к многолетнему периоду. Л.: Гидрометеоиздат, 1979, 64с.

47. Рождественский A.B., Ежов A.B., Сахарюк A.B. Оценка точности гидрологических расчетов. Л.: Гидрометеоиздат, 1990, 275с.

48. Рождественский A.B., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидрологии.- JL: Гидрометеоиздат, 1974, с.424.

49. Ростомов Г.Д. Метод расчета ливневого стока с малых водосборов. Междунар. симп. по паводкам и их расчетам, т.1. JL: Гидрометеоиздат, 1973, 111с.

50. Руководство по определению расчетных гидрологических характеристик. -JL: Гирометеоиздат, 1973.

51. Статистические методы в гидрологии. Труды ГГИ, 1983, вып.294.

52. Соколовский Д.Л. О расчетных нормах максимального стока на реках Дальнего Востока. Тр. конф. по проблемам паводков на реках Дальнего Востока. - Л.: Гидрометеоиздат, 1963, с.25 - 29.

53. Соловьева H.H. Формула расчета максимальных расходов дождевого стока.- Тр. ЛГМИ, 1961, вып. 11, с.250 302.

54. Соколовский Д.Л. О потенциальных максимумах стока и методики их определения. Тр. ЛГМИ, 1961, вып. 11, с.З -11.

55. Сюре-Каналь Ж. Африка. Западная и Центральная., 1961.

56. Труды Всесоюзной Конференции молодых ученых гидрометеорологической службы СССР. Автоматизация сбора, обработки и хранения гидрометеорологической информации Л.: Гидрометеоиздат, 1972, 112с.

57. Исследование условий формирования и расчета водных ресурсов СССР. -Тр. ГГИ., 1991, вып.352, 99с.

58. Указания по определению расчетных гидрологических характеристик СН.435-72, Л.: Гидрометеоиздат, 1972, 19с.

59. Чеботарев А.И. Общая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1975, 535с.бО.Чеботарев А.И., Серпик В.И. Выбор и обоснование формул для расчета максимальных расходов дождевых паводков. Сборник работ по гидрологии, 1973, № 11, с. 3 - 46.

60. Чеботарев А.И., Серпик В.И. О методике расчета максимального дождевого стока рек Дальнего Востока. М. и Г., 1977, № 3, с. 108-110.

61. Чеботарев Н.Н. Метод гидрологических исследований максимального стока. Тр. I Всесоюз. науч.-тех. конференции по гидрологии дорожных водопропускных сооружений. - М.: изд. "Высшая школа", 1969, с.29 - 31.

62. Чеботарев Н.Н. Расчеты поверхностного стока с малых водосборов. М.: Транспорт-издат, 1953, 77с.

63. Шереметьев И.И. Ливневые дожди и нормы максимального поверхностного стока на территории Приморья и Приамурья Хабаровск. - Дальгипротранс, 1961, 68с.

64. Annuaire Hydrologique du Cameroun, annee 1973 1974 - Yaounde, 90 p.

65. Beard L.R. Statistical methods in hydrology. Rev. ed. 62p., 1962.

66. Berthelot R. Etude des crues du mayos du nord Cameroun. 1953, Orstom, Paris, 38p.

67. BOUTRAIS (J.). Deux etudes sur l'elevage en zone tropicale humide (Cameroun). Travaux et documentation de l'ORSTOM № 8, Paris, 1978, 194 p.

68. BRUNET-MORET (Y.). Recherche d'un test d'ajustement. Cab. ORSTOM, Ser. Hydrol., vol. XVI, № 3,1978, 261 - 280p.

69. Brunet-Moret Y. Etude de quelques lois statistiques utilisees en hydrologie.Cahiers d'hydrologie.Paris ,vol. 6, № 3, 1969.

70. Brunet-Moret Y. Statistiques de rang. Cahiers d'hydrologie, vol. 10, № 2, 1973.

71. J2. Brunet-Moret Y. La distribution exponentielle generalisee. Cahiers d'hydrologie. Paris,vol.ll, № 4, 1974.

72. Cahiers ORSTOM, serie hydrologie. Paris.vol.VI, № 4. 1969. 132p.

73. Cahiers ORSTOM, serie hydrologie. Paris.vol. XIII, № 1. 1976, 71p.

74. Dubreuil (p.). etude des crues sur un petit bassin de la region de Maroua, Nord Cameroun. In : annuaire hydrologique de la france d'Outre - Mer. ORSTOM, paris, 1955, 15 - 27p.

75. Dubreuil P.Guiscafre J.,Nourelot Olivre J., les rivieres du Cameroun Monografies Hydrologigues ORSTOM, Paris., 1980.

76. Eno Beiinga, Geologie du Cameroun, Librairie universitaire, 1984, 307p.

77. Gumblel E.J Statistical theory of extreme values and some practical applications U.S.Natl bur-standards, app.Math., 1954, 51p.

78. Groupe de travail du comité Francais de grands barrages, 1973.

79. GUISCAFRE (J.), Nouvelot (J. F.). Monographie hydrologique de la 8 Sanaga, 5re partie, les donnees numériques. - ORSTOM, Paris, 1971, 288p.

80. Hydrolodie continentale. ORSTOM, Paris, vol.5, № 1, 1999, 74p.

81. Hydrolodie continentale. ORSTOM, Paris, vol.6, № 1,1991, 205p.

82. Karasik G.Ya, Water balanse of Africa. Moscow, 1970, 205p.

83. Kinsley R.K., Kohler M.A. and Poulhus L.M. Applied hydrology. Me. Grow Hill book Comp. New York, 1949.

84. KIET SRANG. Hydrologie d'un bassin de zone urbaine le bassin versant de Yaoude.Yaoude, 1972, 26p.

85. Maîtriser les crues des fleuves et rivieres // techn.mod., № 3-4,1998, 4-9p.

86. Modelition de la relation pluie-debit et estimation des apports en eau e cote d'ivoire: IAHS publ., 1996, № 238, 343 354p.

87. Modele analogique de ruissellement a stockage de surface: test sur parcelles extrapolation sur versant homogene //bader J.C / hydrol.sci.J. 39, № 6, 1994, 569 - 592p.

88. Modeling hydrologie phenomena /Galoulis J. // rev. Sci. Eau № 4, 1996, 421434p.

89. Modélisation du nullement en relation avec l'évolution saisonnière de la vegetation.au centre de senegal / seguisl.,bader J.-C.// rev.sc.eau. № 4, 1997, 419 -438p.

90. NAAH (E.). profil de la Benoue en aval de Lagdo - Rapport définitif. DGRST -CRH, Yaoude, 1981,57 p.

91. NANA TCHOUDJA. J. Annuaire Hydrologique du Cameroun 1978 - 1979b.

92. Olivry. J. N. Le reseau Hydrologiques de bassins représentatifs au Cameroun. Reunion sur la création d'un comité National de l'eau.

93. POUYAUD. B., BARILLY A. Le bassin de la sangha - la sangha a Ouesso - le dja a Fort - soufflay. - ORSTOM, Brazzaville, 24 p.

94. ROCHE M. F. Hydrologie de surface. Gauthier - villars. - ORSTOM, Paris, 1972, 403p.

95. ROCHE M. F. Traitement automatique des donnees hydrometriques au service Hydrologique de l'ORSTOM. Cab. Orstom, ser. Hydrol., vol.5, № 3, 1968. 119p.

96. ROCHETTE C. Revalorisation des releves anciens de la sanaga a Edea. -ORSTOM - EDF, Igeco, Paris, 1966, 9p.

97. Samie C. Estimation de débits de crues par la formule de M.M. Mullet et Gawtier. Alger 20 junvary, 1962.

98. SECHET P. Etude hydrologie du Nyong a Njok et la sanaga a Nachtigal. Note complémentaire. Yaoude, 1973b, 43p.

99. SUCHEL J. B. La repartion et les regimes pluviometriques au Cameroun. Travaux et documents de geographie tropicale № 5. CEGET - CNRS, Bordeaux, 1972, 283 p.

100. Ubreuil P.Guiscafre J.,Nourelot Olivre J.,le bassin de la riviere Sanaga. Monografies Hydrologigues. ORSTOM, Paris, 1975, 350p.

101. Variabilité de la puissance des crues des grands cours d'eau d'afrique intertropicale et incidence de la baisse des écoulements de la base au cours des deux dernieres decennies: Abidjan, Mahe G.// IANS publ., № 252, 1998,189p.

102. World Meteorological organization.Estimation of maximum floods, geneva, WMO, 1966, 288p.

103. WAKUTI Etudes hydrogeologiques au Nord - Cameroun - Bassin de la Benoue. Ministère du plan et du Développement, Yaoude, 1968.

104. World meteorological organization tecnical reports in hydrology and water resources, international workshop on network dezien practices.w m o/t.9, № 671, Germany, 1991.131