ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕТОДОВ РАСЧЛЕНЕНИЯ ГИДРОГРАФА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНА РЕКИ БЕЛОЙ
Authors: Хасанов И.А. , Елизарьев А. Н. , Тараканов Д.А. , Тараканов Дм.А. 
Published: February 2025

Регулирование стока оказало серьезное негативное воздействие на водные экосистемы, что подтолкнуло к проведению исследований последствий изменений водного режима в различных водных и пойменных экосистемах. Особое внимание следует уделить анализу воздействия антропогенных факторов на сток в период межени. Определение основных источников питания реки в период межени позволит проводить наиболее точное нормирование количественного использования водных ресурсов рек. В данной работе представлены результаты оптимизации параметров семи методов расчленения гидрографа для повышения их эффективности выделения базисного стока. Для выделения базисного стока применены следующие методы: фиксированного интервала, скользящего интервала, метод локальных минимумов, Экхардта, Чапмана, Чапмана и Максвела, Лайна и Холлика. Особенностью данных методов является применение различных параметров, используемых при выделении базисного стока: индекса максимального базисного стока BFImax, принимающего значения от 0,2 до 0,8 в зависимости от проницаемости пород, коэффициента спада α, описывающего скорость уменьшения речного стока со временем, и N, количество дней. Оценка эффективности оптимизации параметров методов выделения базисного стока проведена с использованием коэффициента эффективности Нэша-Сатклиффа, а также критерия эффективности Клинга-Гупты. Объектом исследования является речная сеть бассейна реки Белой. Материалом исследования послужили многолетние данные наблюдений за ежедневным расходом воды с 10 гидрологических постов. Установлено, что метод Экхардта наиболее эффективен при применении параметров α и BFImax (при BFImax, равном 0,8). Однако метод Экхардта при BFImax, равном 0,2, показывает самые низкие значения коэффициентов эффективности, что говорит о нецелесообразности его применения на водосборе, сложенного скальными породами. В свою очередь метод скользящего интервала наиболее эффективен при применении параметра N, значение которого необходимо уменьшать на 1 день. Следовательно, методы Экхардта и скользящего интервала могут быть рекомендованы к использованию для всей речной сети бассейна реки Белая.

Dam construction and other human activities have changed the flow patterns of many rivers. The study focuses on the river network of the Belaya River basin in the Southern Urals, Russia, utilizing extensive multi-year observations of daily water discharge at 10 hydrological stations. Seven baseflow separation methods, including fixed interval, sliding interval, local minimum, Eckhardt, Chapman, Chapman and Maxwell, and Lyne and Hollick methods, were employed. To delineate baseflow, the recession coefficient α was determined using four approaches: 1) analysis of the recession curve obtained by averaging annual values; 2) construction of a point diagram of water discharge; 3) statistical analysis of water discharge; and 4) averaging all values of the recession coefficient α. The effectiveness of these methods was evaluated using the Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) and Kling-Gupta Efficiency (KGE) metrics. The evaluation of the effectiveness of foreign baseflow separation methods was conducted using the Nash-Sutcliffe Efficiency coefficient. Additionally, the Kling-Gupta Efficiency criterion, commonly used among researchers, was applied. The assessment revealed that the Eckhardt method proves most effective when applying parameters α and BFImax (at BFImax equal to 0.8). However, the Eckhardt method with BFImax equal to 0.2 shows the lowest Nash-Sutcliffe Efficiency coefficient and Kling-Gupta Efficiency criterion values, indicating its impracticality in watersheds with rocky substrates. Conversely, the sliding interval method is most effective with a parameter N requiring a one-day reduction. Consequently, the Eckhardt and sliding interval methods are recommended for the entire river network of the Belaya River basin. Despite this, it is noteworthy that the fixed interval and Lyne and Hollick methods also demonstrated high Nash-Sutcliffe Efficiency coefficient and Kling-Gupta Efficiency criterion values, offering valuable options for consideration in water resource management.