Safety in Technosphere Safety in Technosphere Безопасность в техносфере 1998-071X 18446 10.12737/article_59d4974e5d4db0.66340972 Чрезвычайные ситуации Emergency Чрезвычайные ситуации Statistical Analysis of Annual Floods in Amur River’s Downstream on Long-Term Data Статистический анализ годовых паводков в нижнем течении реки Амур Косыгин Владимир Юрьевич Kosygin Vladimir Yur'evich kosyginv@inbox.ru

доктор геолого-минералогических наук;

doctor of geological and mineralogical sciences;

 Махинов А. Н. Mahinov A. N.

доктор географических наук;

doctor of geographical sciences;

 Ахтямов М. Х. Ahtyamov M. H.

доктор биологических наук;

doctor of sciences in biology;

 Катин Виктор Дмитриевич Katin V. D. bgd@festu.khv.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Хабаровск Россия Computing Center of the Far-Eastern Branch of Russion Academy of Sciences Khabarovsk Russian Federation Институт водных и экологических проблем ДВО РАН Хабаровск Россия Institute of Water and Ecological Problems of FEB RAS Khabarovsk Russian Federation Дальневосточный государственный университет путей сообщения Хабаровск Россия Far Eastern State Transport University Khabarovsk Russian Federation Дальневосточный государственный университет путей сообщения Хабаровск Россия Far Eastern State Transport University Khabarovsk Russian Federation 6 3 48 56 https://naukaru.ru/en/nauka/article/18446/view

Проведен статистический анализ годовых паводков (ежегодных экстремально высоких уровней паводков) в нижнем течении реки Амур за весь период инструментальных наблюдений с 1896 по 2016 г. Показано, что генеральная совокупность экстремальных уровней паводков имеет распределение вероятностей максимальных значений первого типа. Получены аналитические выражения для функций распределения вероятностей генеральных совокупностей уровней для периода интенсивного хозяйственного освоения бассейна Амура с 1961 по 2016 г., периода малого хозяйственного освоения с 1896 по 1960 г. и для всего периода инструментальных наблюдений уровней воды в Амуре. Сравнение периодов малого и интенсивного хозяйственного освоения бассейна Амура показало, что при интенсивном освоении риск возникновения больших паводков на Амуре с превышением уровней 6,00 и 8,08 м уменьшился примерно в 2 раза, а средний интервал их повторяемости возрос примерно в 2 раза. Интенсивная хозяйственная деятельность в период с 1961 по 2016 г. улучшила паводковую ситуацию на Амуре. Кроме этого, интенсивное хозяйственное освоение Приамурских территорий привело к понижению наиболее вероятного уровня воды.

The statistical analysis of annual floods (annual extremely high levels of floods) in the Amur River’s downstream for all period of instrumental observations from 1896 till 2016 has been carried out. It has been demonstrated, that the general totality of floods extreme levels has the first type of probability distribution for maximum values. Have been defined analytical expressions for probability distribution functions of levels’ general totalities for the period of intensive economic development of the Amur River basin (1961–2016), period of its small economic development (1896–1960), and for all period of water levels’ instrumental observations (1896–2016). Comparison of the Amur River basin’s small and intensive economic development periods has shown that at the intensive economic development risks of large-scale floods on the Amur River exceeding levels of 6.00 and 8.08 meters have decreased approximately two times, and these floods’ average recurrence intervals have increased approximately two times. Thus, intensive economic activity during the period from 1961 till 2016 has improved the flood situation on the Amur River. In addition, the intensive economic development of the Amur River basin has resulted in the most probable water level decrease by 0.5 meter.

 гидрологическое явление паводки функция распределения вероятностей критерий согласия риск появления паводка средний период повторяемости. hydrological phenomenon floods probability distribution function goodness measure risk of flood time of mean return

1. ВведениеВодный режим реки Амур и ее крупных притоков обладает рядом особенностей, среди которых основное место занимают часто повторяющиеся наводнения различной степени интенсивности [1].

Афанасьев П. Ю. Краткий очерк наводнений в Приамурье. Взгляд историка // Наводнение-2013: сборник статей / Под ред. А. С. Гаркина, И. Ю. Коренюка, С. А. Казачинской. Талакан: Изд-во РусГидро, 2014. С. 4-5. Afanas’ev P. Yu. Kratkiy ocherk navodneniy v Priamur’e. Vzglyad istorika [A short sketch of floods in the Amur region. View of the historian]. Navodnenie-2013 [Flood-2013]. Talakan, RusGidro Publ., 2014, pp. 4-5. (in Russian). Гарцман Б. И. Дождевые наводнения на реках юга Дальнего Востока: методы расчетов, прогнозов, оценок риска: монография. Владивосток: Дальнаука, 2008. 241 с. Gartsman B. I. Dozhdevye navodneniya na rekakh yuga Dal’nego Vostoka: metody raschetov, prognozov, otsenok riska [Rain floods on the rivers of the south of the Far East: methods of calculations, forecasts, risk assessments]. Vladivostok, Dal’nauka Publ., 2008. 241 p. (in Russian). Гарцман Б. И. Современное состояние и перспективы методов прогнозирования наводнений // Наводнение-2013: сборник статей / Под ред. А. С. Гаркина, И. Ю. Коренюка, С. А. Казачинской. Талакан: Изд-во РусГидро, 2014. С. 79-86. Gartsman B. I. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy metodov prognozirovaniya navodneniy [Current state and prospects of flood forecasting methods]. Navodnenie-2013 [Flood-2013]. Talakan, RusGidro Publ., 2014, pp. 79-86. (in Russian). Казачинская С. А., Печкина Е. А. Паводки и наводнения на юге Дальнего Востока как следствие характера климата. Взгляд метеоролога // Наводнение-2013: сборник статей / Под ред. А. С. Гаркина, И. Ю. Коренюка, С. А. Казачинской. Талакан: Изд-во РусГидро, 2014. С. 17-32. Kazachinskaya S. A., Pechkina E. A. Pavodki i navodneniya na yuge Dal’nego Vostoka kak sledstvie kharaktera klimata. Vzglyad meteorologa [Floods and floods in the south of the Far East as a consequence of the nature of the climate. Meteorologist’s view]. Navodnenie-2013 [Flood-2013]. Talakan, RusGidro Publ., 2014, pp. 17-32. (in Russian). Махинов А. Н., Ким В. И., Воронов Б. А. Наводнение в бассейне Амура 2013 года: причины и последствия // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2014. № 2. С. 5-14. Makhinov A. N., Kim V. I., Voronov B. A. Navodnenie v basseyne Amura 2013 goda: prichiny i posledstviya [Flooding in the Amur River Basin in 2013: causes and consequences]. Vestnik Dal’nevostochnogo otdeleniya Rossiyskoy akademii nauk [Bulletin of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences]. 2014, I. 2, pp. 5-14. (in Russian). Катастрофическое наводнение 2013 года в бассейне реки Амур: условия формирования, оценка повторяемости, результаты моделирования / В. И. Данилов-Данильян, А. Н. Гельфан, Ю. Г. Мотовилов, А. С. Калугин // Водные ресурсы. 2014. № 41(2). С. 111-122. Danilov-Danil’yan V.I., Gel’fan A.N., Motovilov Yu.G., Kalugin A. S. Katastroficheskoe navodnenie 2013 goda v basseyne reki Amur: usloviya formirovaniya, otsenka povtoryaemosti, rezul’taty modelirovaniya [Catastrophic flooding in 2013 in the Amur River basin: formation conditions, frequency estimation, simulation results]. Vodnye resursy [Water resources]. 2014, I. 41(2), pp. 111-122. (in Russian). Дугина И. О. Выдающееся наводнение на Амуре 2013 года и его особенности. Взгляд гидролога // Наводнение-2013: сборник статей / Под ред. А. С. Гаркина, И. Ю. Коренюка, С. А. Казачинской. Талакан: Изд-во РусГидро, 2014. С. 41-57. Dugina I. O. Vydayushcheesya navodnenie na Amure 2013 goda i ego osobennosti. Vzglyad gidrologa [Outstanding flooding on the Cupid of 2013 and its features. The view of the hydrologist]. Navodnenie-2013 [Flood-2013]. Talakan, RusGidro Publ., 2014, pp. 41-57. (in Russian). Исследования гидрологических последствий современных изменений климата в Дальневосточном регионе России / В. В. Шамов, Б. И. Гарцман, Т. С. Губарева, М. А. Макагонова // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2014. № 2. С. 15-23. Shamov V.V, Gartsman B. I., Gubareva T. S., Makagonova M. A. Issledovaniya gidrologicheskikh posledstviy sovremennykh izmeneniy klimata v Dal’nevostochnom regione Rossii [Studies of the hydrological consequences of current climate change in the Far Eastern region of Russia]. Vestnik Dal’nevostochnogo otdeleniya Rossiyskoy akademii nauk [Bulletin of the Far-Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences]. 2014, I. 2, pp. 15-23. (in Russian). Экстремальное наводнение в бассейне Амура в 2013 году, анализ формирования, оценки и рекомендации / М. В. Болгов, Н. И. Алексеевский, Б. И. Гарцман, И. О. Дугина, В. И. Ким, А. Н. Махинов, А. Л. Шалыгин // География и природные ресурсы. 2015. № 3. С. 17-26. Bolgov M. V., Alekseevskiy N. I., Gartsman B. I., Dugina I. O., Kim V. I., Makhinov A. N., Shalygin A. L. Ekstremal’noe navodnenie v basseyne Amura v 2013 godu, analiz formirovaniya, otsenki i rekomendatsii [Extreme flooding in the Amur basin in 2013, analysis of the formation, evaluation and recommendations]. Geografiya i prirodnye resursy [Geography and natural resources]. 2015, I. 3, pp. 17-26. (in Russian). Мы и Амурские наводнения: невыученный урок? / Под ред. Шаликовского. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2016. 216 с. My i Amurskie navodneniya: nevyuchennyy urok? [We and the Amur floods: unlearned lesson?]. Moscow, Vsemirnyy fond dikoy prirody (WWF) Publ., 2016. 216 p. (in Russian) Fisher R., Tippett L. Limiting forms of the frequency distribution of the largest or smallest member of a sample. Proc. Camb. Phil. Soc., 1928. № 24. P. 180-190. Fisher R., Tippett L. Limiting forms of the frequency distribution of the largest or smallest member of a sample. Proc. Camb. Phil. Soc., 1928. I. 24. P. 180-190. Gnedenko B. V. Sur la distribution limite du terme maximum d’une serie aleatoire. Ann. Math., 1943. № 44, P. 423-453. Gnedenko B. V. Sur la distribution limite du terme maximum d’une serie aleatoire. Ann. Math., 1943. I. 44, pp. 423-453. Haan L. Sample extremes: an elementary introduction. Statist. Neerlandica, 1976. № 30. P. 161-172. Haan L. Sample extremes: an elementary introduction. Statist. Neerlandica, 1976. I. 30. P. 161-172. Лидбеттер М., Линдгрен Г., Ротсен Х. [Lidbetter M., Lindgren G., Rotsen H.] Экстремумы случайных последовательностей и процессов: монография: пер. с англ. М.: Мир, 1989. 392 с. Lidbetter M., Lindgren G., Rotsen Kh. Ekstremumy sluchaynykh posledovatel’nostey i protsessov [Extremes of random sequences and processes]. Moscow, Mir Publ., 1989. 392 p. (in Russian). Гумбель Э. [Gumbel E.] Статистика экстремальных значений: монография: пер. с англ. М.: Мир, 1965. 450 с. Gumbel’ E. Statistika ekstremal’nykh znacheniy [Statistics of extreme values]. Moscow, Mir Publ., 1965. 450 p. (in Russian). Вадзинский Р. Н. Справочник по вероятностным распределениям: справочник. СПб.: Наука, 2001. 295 с. Vadzinskiy R. N. Spravochnik po veroyatnostnym raspredeleniyam [Handbook of Probabilistic Distributions]. St. Petersburg, Nauka Publ., 2001. 295 p. (in Russian). Применение теории экстремальных событий в задачах аппроксимации распределений вероятностей максимальных расходов воды / В. Ф. Писаренко, М. В. Болгов, Н. В. Осипова, Т. А. Руковишникова // Водные ресурсы. 2002. Т. 29. № 6. С. 645-657. Pisarenko V. F., Bolgov M. V., Osipova N. V., Rukovishnikova T. A. Primenenie teorii ekstremal’nykh sobytiy v zadachakh approksimatsii raspredeleniy veroyatnostey maksimal’nykh raskhodov vody [Application of the theory of extreme events in problems of approximating the probability distributions of maximum water flow rates]. Vodnye resursy [Water resources]. 2002, V. 29, I. 6, pp. 645-657. (in Russian). Губарева Т. С., Гарцман Б. И. Оценка параметров распределений экстремальных гидрологических величин методом L-моментов // Водные ресурсы. 2010. Т. 37. № 4. С. 1-10. Gubareva T. S., Gartsman B. I. Otsenka parametrov raspredeleniy ekstremal’nykh gidrologicheskikh velichin metodom L-momentov [Estimation of the parameters of distributions of extreme hydrological quantities by the method of L-moments]. Vodnye resursy [Water resources]. 2010, V. 37, I. 4, pp. 1-10. (in Russian). Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебник. М.: Высшая школа, 1998. 479 с. Gmurman V. E. Teoriya veroyatnostey i matematicheskaya statistika [Theory of Probability and Mathematical Statistics]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1998. 479 p. (in Russian). Кремер Н. Ш. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебник для студентов вузов, обучающихся по экономическим специальностям. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009. 551 с. Kremer N. Sh. Teoriya veroyatnostey i matematicheskaya statistika: Uchebnik dlya studentov vuzov, obuchayushchikhsya po ekonomicheskim spetsial’nostyam [Theory of probability and mathematical statistics: A textbook for university students studying in economic specialties]. Moscow, YuNITI-DANA Publ., 2009. 551 p. (in Russian). Ивченко Г. И., Медведев Ю. И. Введение в математическую статистику: Учебник. М.: Изд-во ЛКИ, 2017. 600 с. 2Ivchenko G. I., Medvedev Yu.I. Vvedenie v matematicheskuyu statistiku [Introduction to Mathematical Statistics]. Moscow, LKI Publ., 2017. 600 p. (in Russian). Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников: монография. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. 816 с. Kobzar’ A. I. Prikladnaya matematicheskaya statistika. Dlya inzhenerov i nauchnykh rabotnikov [Applied mathematical statistics. For engineers and scientists]. Moscow, FIZMATLIT Publ., 2012. 816 p. (in Russian). Большев Л. Н., Смирнов Н. В. Таблицы математической статистики: монография. М.: Наука, 1983. 416 с. Bol’shev L.N., Smirnov N. V. Tablitsy matematicheskoy statistiki [Tables of mathematical statistics]. Moscow, Nauka Publ., 1983. 416 p. (in Russian). Хазиахметов Т. Р. Зейская и Бурейская ГЭС в пропуске аномального паводка 2013 года // Наводнение-2013: сборник статей / Под ред. А. С. Гаркина, И. Ю. Коренюка, С. А. Казачинской. Талакан: Изд-во РусГидро, 2014. С. 59-68. Khaziakhmetov T. R. Zeyskaya i Bureyskaya GES v propuske anomal’nogo pavodka 2013 goda [HPP in the passage of the anomalous flood of 2013]. Navodnenie-2013 [Flood-2013]. Talakan, RusGidro Publ., 2014, pp. 59-68.