POSSIBILITIES OF THE LONG-RANGE INFLOW FORECAST TO THE BUREYSKAYA RESERVOIR
Authors: Гарцман Б.И. , Соколов О.В. , Лупаков С.Ю. 
Published: July 2024

Представлены основные результаты разработки метода долгосрочного прогноза притока в Бурейское водохранилище, направленного на получение прогнозов в вероятностной форме с заблаговременностью порядка месяц-квартал. Учитывая особенности увлажнения и экстремального стокоформирования территории как в пространственном, так и временном масштабе, в работе преимущественное внимание уделяется теплому периоду года (июнь-сентябрь). В процессе исследования рассматривалась как схема динамико-стохастического моделирования, основанная на работе детерминированной гидрологической модели с ансамблем метеорологических характеристик на входе, генерируемым стохастической моделью погоды, так и прогноз притока к водохранилищу в виде кривой обеспеченности, основанный на многомерном вероятностном моделировании. Работа включала два этапа: разработка метода статистического прогноза осадков и температуры заблаговременностью от 1 до 6 месяцев, а также разработка метода вероятностного прогноза притока за месяц-квартал на основе ожидаемых значений атмосферных осадков и температуры воздуха. Предварительное тестирование метода на основе многолетних данных показало, что оправдываемость прогноза притока к водохранилищу составила порядка 90, а среднее абсолютное отклонение ожидаемого значения притока от фактического 23-28 от нормы. На основе предложенного метода, в отдельные годы был дан прогноз сумм осадков и притока воды к водохранилищу в оперативном режиме. При сравнении фактических данных и спрогнозированных, был сделан вывод, что качество работы прогностической схемы удовлетворительное. Оправдываемость средних по бассейну осадков составила 75-80. Спрогнозированный приток за отдельные периоды в 2009 и 2010 гг. оценен как достаточно близкий к фактическому. Литература Виноградов Ю.Б. Математическое моделирование процессов формирования стока: опыт критического анализа. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 312 с. Гарцман Б.И., Губарева Т.С. Прогноз гидрографа дождевых паводков на реках Дальнего Востока // Метеорология и гидрология. 2007. 5. С. 70-80. Гарцман Б.И., Губарева Т.С., Бугаец А.Н., Макагонова М.А. Краткосрочный прогноз притока воды в водохранилище Бурейской ГЭС // Гидротехническое строительство. 2009. 1. С. 11-20 Груза Г.В. Опыт применения статистических главных компонент (естественных ортогональных составляющих) в технике корреляционного прогноза // Труды Среднеазиатского научно-исследовательского гидрометеорологического института. 1969. Вып. 40(55). С. 19-36. Груза Г.В. Прогностические модели в метеорологии и статистические прогнозы // Труды ВНИИГМИ-МЦД. 1977. Вып. 35. С. 3-10. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: в 2-х кн. Кн. 1 / Пер. с англ. Ю.П. Адлера и В.Г. Горского. М.: Финансы и статистика, 1986. 366 с. Картвелишвили Н.А. Стохастическая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 163 с. Медведев В.С., Потемкин В.Г. Нейронные сети. Matlab 6. М.: Диалог-МИФИ, 2002. 496 с. Мещерская А.В., Руховец Л.В., Юдин М.И., Яковлева Н.И. Естественные составляющие метеорологических полей. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 199 с. Свинухов Г.В. Синоптико-статистические методы долгосрочных прогнозов погоды на Дальнем Востоке. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 168 с. Соколов О.В., Друзь Н.И. Автоматизированный исследовательский программный комплекс для целей прогноза элементов погоды // Проблемы транспорта Дальнего Востока. 2005. С. 211-213. Barnston A.G., Livezey R.E. Classification, Seasonality and Persistence of Low-Frequency Atmospheric Circulation Patterns // Monthly Weather Review. 1987. Vol. 115. No. 6. P. 1083-1126. DOI: 10.1175/1520-0493(1987)1151083:CSAPOL-2.0.CO2 Ishii M., Shouji A., Sugimoto S., Matsumoto T. Objective analyses of seasurface temperature and marine meteorological variables for the 20th century using ICOADS and the Kobe Collection // The International Journal of Climatology. 2005. Vol. 25. Iss. 7. P. 865-879. DOI: 10.1002/joc.1169 Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang J., Leetmaa A., Reynolds R., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project // Bulletin of the American Meteorological Society. 1996. Vol. 77. No. 3. P. 437-472. DOI: 10.1175/1520-0477(1996)0770437:TNYRP-2.0.CO2
Development of the long-range inflow forecast system to the Bureyskaya reservoir, carried out in 2008-2010 at the request of the RusHydro Company, is presented. Estimations were performed based on terms of statistical probabilities with about month-quarter lead-time. Considering features of extreme flow formation processes and wetness of territory, the focus was warm period (June-September), which is known for its heavy rainfall events. During the investigations there were examined the dynamic-stochastic approach, based on the deterministic hydrological model with using of meteorological characteristics ensemble by weather generator as input, and inflow forecast to the reservoir in terms of probability curve based on multidimensional stochastic modeling. The project included two main stages: development of precipitation and temperature forecast method with month-six months lead-time development of inflow probabilistic forecast method with month-quarter lead-time based on expected values of precipitation and temperature. Methods pretesting demonstrated reasonable inflow forecast reliability (about 90), mean absolute deviation of expected inflow volume from observed is 23-28 relative to mean value. Driven by the developed framework, it was forecasted precipitation sums and reservoir inflow at the individual seasons. By comparing of measured and forecasted values, it was made a conclusion, that accuracy of the forecast scheme is satisfactory. The mean values of the precipitation forecast reliability is 75-80. Forecasted reservoir inflow in 2009 and 2010 is assessed as close to a measured one. References Barnston A.G., Livezey R.E. Classification, Seasonality and Persistence of Low-Frequency Atmospheric Circulation Patterns. Monthly Weather Review, 1987, vol. 115, no 6, pp. 1083-1126. DOI: 10.1175/1520-0493(1987)1151083:CSAPOL2.0.CO2 Draper N.R., Smith H. Applied Regression Analysis. Second Edition. New-York, John Wiley AND Sons, 1981. 709 p. (Russ. ed.: Dreiper N., Smit G. Prikladnoi regressionnyi analiz: v 2-kh knigakh. Kniga 1. Moscow, Publ. Finansy i statistika, 1986. 366 p.). Gartsman B.I., Gubareva T.S. Forecast of the rainfall flood hydrograph on the Far East rivers Russian Meteorology and Hydrology, 2007, vol. 32, iss. 5, pp. 328-335. (Russ. ed.: Gartsman B.I., Gubareva T.S. Prognoz gidrografa dozhdevyh pavodkov na rekah Dalnego Vostoka. Meteorologija i gidrologija, 2007, no. 5, pp. 70-80). DOI: 10.3103/S1068373907050068 Gartsman B.I., Gubareva T.S., Bugaets A.N., Makagonova M.A. Kratkosrochnyi prognoz pritoka vody v vodokhranilishche Bureiskoi GES Short time forecast of Burejskaya reservoir inflow. Gidrotehnicheskoe stroitelstvo Power Technology and Engineering (Russia), 2009, no. 1, pp. 11-20. (In Russian). Gruza G.V. Opyt primeneniya statisticheskikh glavnykh komponent (estestvennykh ortogonalnykh sostavlyayushchikh) v tekhnike korrelyatsionnogo prognoza Experience in application of statistical principal components (natural orthogonal constituents) for correlational prediction. Trudy Sredneaziatskogo nauchno-issledovatelskogo gidrometeorologicheskogo instituta Writings of Scientific Research Hydrometeorological Institute (NIGMI) of Uzhydromet (Russia), 1969, vol. 40, iss. 55, pp. 19-36. (In Russian). Gruza G.V. Prognosticheskie modeli v meteorologii i statisticheskie prognozy Prediction model in meteorology and statistical forecasts. Trudy VNIIGMI-MTsD Writings of All Russian Research Institute of Hydrometeorological Information - World Data Center (Russia), 1977, vol. 35, pp.3-10. (In Russian). Ishii M., Shouji A., Sugimoto S., Matsumoto T. Objective analyses of seasurface temperature and marine meteorological variables for the 20th century using ICOADS and the Kobe Collection. The International Journal of Climatology, 2005, vol. 25, iss. 7, pp. 865-879. DOI: 10.1002/joc.1169 Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang J., Leetmaa A., Reynolds R., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project. Bulletin of the American Meteorological Society, 1996, vol. 77, no. 3, pp. 437-472. DOI: 10.1175/1520-0477(1996)0770437:TNYRP2.0.CO2 Kartvelishvili N.A. Stokhasticheskaya gidrologiya Stochastic hydrology. Leningrad, Publ. Gidrometeoizdat, 1975. 163 p. (In Russian). Medvedev V.S., Potemkin V.G. Neironnye seti. Matlab 6. Neural Network Matlab 6. Moscow, Publ. Dialog-MIFI, 2002. 496 p. (In Russian). Meshcherskaya A.V., Rukhovets L.V., Yudin M.I., Yakovleva N.I. Estestvennye sostavlyayushchie meteorologicheskikh polei Natural constituents of meteorological fields. Leningrad, Publ. Gidrometeoizdat, 1970. 200 p. (In Russian). Sokolov O.V., Druz N.I. Avtomatizirovannyi issledovatelskii programmnyi kompleks dlya tselei prognoza elementov pogody Automated software package complex for prediction of weather patterns. Problemy transporta Dalnego Vostoka Transport problems of the Far East, 2005, pp. 211-213. (In Russian). Svinukhov G.V. Sinoptiko-statisticheskie metody dolgosrochnykh prognozov pogody na Dalnem Vostoke Synoptically-statistical methods of weather long range forecast at the Far East. Leningrad, Publ. Gidrometeoizdat, 1977. 168 p. (In Russian). Vinogradov Yu.B. Matematicheskoye modelirovaniye protsessov formirovaniya stoka Mathematical Modeling of River Runoff Formation Processes. Leningrad, Publ. Gidrometeoizdat, 1988. 311 p. (In Russian).