Автоматизированная технология прогноза притока воды в водохранилища Сибирских ГЭС (Саяно-Шушенская, Красноярская, Новосибирская)
на основе наземной и спутниковой информации среднего разрешения


В основу прогнозов характеристик весеннего половодья и притока воды в водохранилища в бассейнах рек Оби и Енисея положены автоматизированные технологии, разработанные на базе концептуальных моделей стока.
Принципы построения и структура моделей представлены ниже.





Спутниковая информация используется для оптимизации параметров блока снегонакопления и снеготаяния гидролого-математической модели, для оценки снегонакопления и картирования нормы запаса воды в снеге в горах по ретроспективным данным, а также для текущей корректировки прогноза притока воды в водохранилища ГЭС и ежедневных уровней (расходов воды).

Разработан и реализован пакет программ «Служба мониторинга заснеженности», – это полностью автоматическая система непрерывной обработки данных дистанционного зондирования Земли для оценки заснеженности речных бассейнов и средней высоты границы снега.

«Служба мониторинга заснеженности» является масштабируемым, многопоточным приложением, работает полностью автоматически, добавляет и обновляет данные в течение 30 минут после получения, представляет результаты в виде изображений, отчетов и графиков, и обеспечивает доступ к ним через Интернет.

Технологическая линия прогноза стока весеннего половодья, притока воды в водохранилища Сибирских ГЭС и ежедневных расходов (уровней) воды включает:
1. Программное обеспечение, реализующее расчет (прогноз) и оптимизацию параметров модели стока весеннего половодья.
2. Пакет программ «Служба мониторинга заснеженности».

Технологическая линия прогноза позволяет:
- использовать всю доступную информацию (метеорологическую, гидрологическую, спутниковую),
- выдавать кратко- и среднесрочные прогнозы ежедневных уровней и расходов воды, притока воды в водохранилища,
- используя встроенную базу данных, моделировать возможные гидрометеорологические ситуации и выдавать месячные и квартальные прогнозы с учетом фактически сложив-шихся начальных условий, и будущей погоды по году (месяцу) - аналогу, выбираемому с учетом прогноза погоды.

Разработанная технология прогноза притока воды в водохранилища Сибирских ГЭС испытывалась в Западно-Сибирском и Среднесибирском УГМС.
В процессе испытаний в 2007 году было выпущено по 170 краткосрочных прогнозов с различной заблаговременностью для Красноярского и Саяно-Шушенского водохранилищ. Значения критериев качества прогноза представлены ниже в таблице. Полученные результаты показали хорошее качество прогнозов.

Заблаговременность прогноза (сутки) Водохранилище Красноярской ГЭС Водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС
критерий качества оправдываемость, % критерий качества оправдываемость, %
1 0,50 89 0,54 84
2 0,50 87 0,45 86
3 0,59 82 0,43 88
4 0,69 78 0,42 89
5 0,72 76 0,41 89
6 0,71 77 0,40 89
7 0,69 77 0,39 89

Для Новосибирского водохранилища показатели качества близки к таковым для водохранилищ Енисейских ГЭС.
Специфика применения математических моделей для детерминистического долгосрочно-го прогноза объема и гидрографа весеннего половодья связана с тем обстоятельством, что решение задачи с увеличением заблаговременности прогноза все в большей степени зависит от будущей погоды, которая достоверно не известна. За период заблаговременности суточный ход метеорологических элементов задается:
1. с использованием среднесрочного прогноза погоды и соответствующих метеорологических данных года-аналога;
2. в осредненном виде по данным многолетних наблюдений.
В первом случае, согласно испытаниям 2007 г, точность месячных и квартальных прогнозов притока в водохранилища Енисейских ГЭС зависит от успешности долгосрочных прогнозов погоды соответствующей заблаговременности.
Оправдываемость декадных прогнозов притока в 2007 г составила 76 % (Саяно-Шушенское) и 78 % (Красноярское).
Во втором случае для прогноза бокового притока воды в водохранилище Красноярской ГЭС лучшие результаты за многолетний период получены при использовании ежедневных метеорологических данных за второй квартал 1985 года (S=343 м3/c, σ=568 м3/c, S/σ=0.60).
Для водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС в качестве аналога рекомендуется 1984 год (S=350 м3/c, σ=471 м3/c, S/σ=0.74), для Новосибирской ГЭС – 1999 г. (S/σ=0.77).

Авторы
Д.А. Бураков, В.Ю. Ромасько,
СибНИГМИ, УГМС Западно-Сибирское и Среднесибирское



Решение Центральной методической комиссии по гидрометеорологическим и гелио-геофизическим прогнозам от 21 марта 2008 г.

1. Отметить, что:
1.1. технологическая линия прогноза стока весеннего половодья, притока воды в водохранилища Сибирских ГЭС и ежедневных расходов (уровней) воды включает:
- программное обеспечение, позволяющее реализовать расчет (прогноз) и оптимизацию параметров модели стока весеннего половодья;
- пакет программ «Служба мониторинга заснеженности».

1.2. Технологическая линия прогноза позволяет:
- использовать всю доступную информацию (метеорологическую, гидрологическую, спутниковую);
- выдавать кратко- и среднесрочные прогнозы ежедневных уровней и расходов воды, притока воды в водохранилища;
- используя встроенную базу данных, моделировать возможные гидрометеорологические ситуации и выдавать декадные, месячные и квартальные прогнозы с учетом фактически сложившихся начальных условий и будущей погоды по году (месяцу) – аналогу, выбираемому с учетом прогноза погоды.

2. Одобрить работу Среднесибирского и Западно-Сибирского УГМС по проведению испытаний разработанной Д.А. Бураковым автоматизированной технологии прогноза притока воды в водохранилища Сибирских ГЭС (Саяно-Шушенская, Красноярская, Новосибирская) на основе наземной и спутниковой информации среднего разрешения.

3. Рекомендовать Среднесибирскому и Западно-Сибирскому УГМС:
- внедрить автоматизированную технологию в качестве основного расчетного метода краткосрочных прогнозов притока воды в водохранилища Саяно-Шушенской, Красноярской и Новосибирской ГЭС с заблаговременностью 1–5 суток, учитывая положительные результаты испытаний;
- продолжить в 2008-2009 гг. производственные испытания автоматизированной технологии прогноза декадного, месячного и квартального притока воды в водохранилища Саяно-Шушенской, Красноярской и Новосибирской ГЭС.

4. Рекомендовать Среднесибирскому УГМС рассмотреть вопросы дальнейшего совершенствования технологии мониторинга заснеженности (авторы Д.А. Бураков, В.Ю. Ромасько) с целью расширения географии мониторинга и его распространения на территорию бассейнов Нижней Оби, Нижнего Енисея и Лены.

5. Рекомендовать:
- ЗапСибРЦПОД совместно со Среднесибирским УГМС при внедрении программного пакета «Служба мониторинга заснеженности» (автор программы В.Ю. Ромасько) организовать в оперативном режиме передачу по каналам связи картографической, табличной и графической информации о динамике снегового покрытия территории в период снеготаяния в Среднесибирское и Омское УГМС;
- Гидрометцентрам Среднесибирского и Омского УГМС использовать указанную информа-цию при анализе текущего хода весеннего половодья, коррекции прогнозов притока воды в водохранилища и уровней воды малых и средних рек.


© Методический кабинет Гидрометцентра России