mgssuvestВестник МГСУVestnik MGSU1997-09352304-6600Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)10.22227/1997-0935.2024.8.1343-1355mgssuvest-341Research ArticleГидравлика. Геотехника. Гидротехническое строительствоHydraulics. Geotechnique. Hydrotechnical constructionКорреляционный анализ ежедневных уровней воды в реках Калининградской области по результатам наблюдений в 2008–2021 годахCorrelation analysis of daily water levels in rivers of the Kaliningrad region based on observation results in 2008–2021https://orcid.org/0000-0003-0560-5933НаумовВ. А.NaumovV. A.

Владимир Аркадьевич Наумов — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры техносферной безопасности и природообустройства

236022, г. Калининград, Советский пр-т, д. 1

Scopus: 16441812200, ResearcherID: T-2380-2017

Vladimir A. Naumov — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Technosphere Safety and Environmental Management

1 Sovetsky prospekt, Kaliningrad, 236022

Scopus: 16441812200, ResearcherID: T-2380-2017

van-old@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3483-3580АхмедоваН. Р.AhmedovaN. R.

Наталья Равиловна Ахмедова — кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры техносферной безопасности и природообустройства

236022, г. Калининград, Советский пр-т, д. 1

Natal’ya R. Ahmedova — Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Technosphere Safety and Environmental Management

1 Sovetsky prospekt, Kaliningrad, 236022

isfendi@mail.ruКалининградский государственный технический университет (КГТУ)РоссияKaliningrad State Technical University (KSTU)Russian Federation20243008202419813431355Copyright © Наумов В.А., Ахмедова Н.Р., 20242024Наумов В.А., Ахмедова Н.Р.Naumov V.A., Ahmedova N.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikmgsu.ru/jour/article/view/341Введение

Введение. При обосновании проектных решений в гидротехническом строительстве, разработке мероприятий по использованию и охране водных ресурсов практический и научный интерес представляет информация о внутригодовом распределении стока. Представлены итоги корреляционного анализа ежедневных уровней воды в реках Калининградской области по результатам наблюдений в годы разной водности с 2008 по 2021 г.

Материалы и методы

Материалы и методы. Выполнен статистический анализ массива данных наблюдений за ежедневными уровнями воды в 12 створах рек Калининградской области за период с 2008 по 2021 г. Источник данных — автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов. Обработка результатов наблюдений осуществлялась в среде Mathcad.

Результаты

Результаты. Рассчитаны коэффициенты парной корреляции (КПК) между ежедневными уровнями воды в исследуемых створах рек Калининградской области. Определены средние, наибольшие и наименьшие КПК ежедневных уровней воды в рассматриваемых створах. Установлена зависимость КПК ежедневных уровней воды в двух створах, расположенных в одной речной системе, и для разных речных систем.

Выводы

Выводы. Выявлено, что наиболее тесная стохастическая связь ежедневных уровней воды наблюдается у р. Неман и рук. Матросовка; в маловодные годы значения КПК ежедневных уровней воды в рассматриваемых створах снижаются; в качестве аналогов для водотоков Калининградской области следует рекомендовать р. Преголю (ГП Гвардейск) и р. Инструч (ГП Ульяново). Полученные результаты могут быть использованы при разработке мероприятий по использованию и охране водных ресурсов региона.

Introduction

Introduction. When justifying design decisions in hydraulic engineering, developing measures for the use and protection of water resources, information on the intra-annual distribution of runoff is of practical and scientific interest. The paper presents the results of a correlation analysis of daily water levels in the rivers of the Kaliningrad region, based on the results of observations in years with different water content from 2008 to 2021.

Materials and methods

Materials and methods. The statistical analysis of the data set of observations of daily water levels in 12 river stations of the Kaliningrad region for the period from 2008 to 2021 was carried out. The data source was the automated information system of state monitoring of water bodies. The observation results were processed in Mathcad environment.

Results

Results. Pair correlation coefficients between daily water levels in the studied river stations of the Kaliningrad region were calculated. The average, maximum and minimum pair correlation coefficients of daily water levels in the considered stations were determined. The dependence of pair correlation coefficients of daily water levels in two stations located in the same river system (The Angrapa River – Berestovo gauging station – The Pregolya River – Gvardeysk gauging station) and for different river systems (The Mamonovka River – Mamonovo gauging station – The Pregolya River – Chernyakhovsk gauging station) was determined.

Conclusions

Conclusions. It was found that the closest stochastic relationship of daily water levels is observed near the Neman and Matrosovka Rivers; in dry years, the values of the pair correlation coefficients of daily water levels decrease in the studied stations; The Pregolya river (Gvardeysk gauging station) and the Instruch River (Ulyanovo gauging station) should be recommended as analogues for watercourses of the Kaliningrad region. The obtained results can be used for the development of measures for the use and protection of water resources in the region.

внутригодовое распределение стокаводность рекигидрологические расчетыежедневные уровни водыКалининградская областьрека Анграпарека Инстручрека Мамоновкарека Писсарека Преголярукав Деймаintra-annual distribution of runoffriver water contenthydrological calculationsdaily water levelsKaliningrad regionAngrapa riverInstruch riverMamonovka riverPissa riverPregolya riverDeyma riverРабота выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда и Правительства Калининградской области в рамках научного проекта № 22-27-20016.The work was financially supported by the Russian Science Foundation and the Government of the Kaliningrad Region under the scientific project No. 22-27-20016.ReferencesФролова Н.Л., Нестеренко Д.П., Шенберг Н.В. Внутригодовое распределение стока рек России // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2010. № 6. С. 8–16. EDN NCSYLB.Frolova N.L., Nesterenko D.P., Shenberg N.V. Intra-annual flow regime of rivers in Russia. Lomonosov Geography Journal. 2010; 6:8-16. EDN NCSYLB. (rus.).Сафина Г.Р., Голосов В.Н. Влияние изменений климата на внутригодовое распределение стока малых рек южной половины европейской территории России // Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2018. Т. 160. № 1. С. 111–125. EDN XUGKPJ.Safina G.R., Golosov V.N. The effect of climate change on the annual flow distribution of small rivers in the southern half of the European territory of Russia. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki. 2018; 160(1):111-125. EDN XUGKPJ. (rus.).Фролова Н.Л., Повалишникова Е.С., Киреева М.Б. Классификация и районирование рек по водному режиму: история, методология, перспективы // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 2. С. 121–134. DOI: 10.31857/S032105962102005X. EDN PSMUKH.Frolova N.L., Povalishnikova E.S., Kireeva M.B. Classification and zoning of rivers by their water regime: history, methodology, and perspectives. Water Resources. 2021; 48(2):121-134. DOI: 10.31857/S032105962-102005X. EDN PSMUKH. (rus.).Akhmedova N., Naumov V. Study of floods on the rivers of the Kaliningrad region at the beginning of 2020 in the absence of snow cover and ice // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 463. P. 02009. DOI: 10.1051/e3sconf/202346302009Akhmedova N., Naumov V. Study of floods on the rivers of the Kaliningrad region at the beginning of 2020 in the absence of snow cover and ice. E3S Web of Conferences. 2023; 463:02009. DOI: 10.1051/e3sconf/202346302009Indivero J., Myers-Pigg A.N., Ward N.D. Seasonal changes in the drivers of water physico-chemistry variability of a small freshwater tidal river // Frontiers in Marine Science. 2022. Vol. 8. DOI: 10.3389/fmars.2021.821316Indivero J., Myers-Pigg A.N., Ward N.D. Seasonal changes in the drivers of water physico-chemistry variability of a small freshwater tidal river. Frontiers in Marine Science. 2022; 8. DOI: 10.3389/fmars.2021.821316Izquierdo-Ayala K., García-Aragón J.A., Castillo-Uzcanga M.M., Díaz-Delgado C., Carrillo L., Salinas-Tapia H. Flocculation patterns related to intra-annual hydrodynamics variability in the lower grijalva-usumacinta system // Water. 2023. Vol. 15. Issue 2. P. 292. DOI: 10.3390/w15020292Izquierdo-Ayala K., García-Aragón J.A., Castillo-Uzcanga M.M., Díaz-Delgado C., Carrillo L., Salinas-Tapia H. Flocculation patterns related to intra-annual hydrodynamics variability in the lower Grijalva-Usumacinta system. Water. 2023; 15(2):292. DOI: 10.3390/w15020292Kodirov S., Djumanov Ja. Intra-annual surface runoff distribution of The Chatkal River in different watery years // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 264. P. 01035. DOI: 10.1051/e3sconf/202126401035Kodirov S., Djumanov Ja. Intra-annual surface runoff distribution of the Chatkal River in different watery years. E3S Web of Conferences. 2021; 264:01035. DOI: 10.1051/e3sconf/202126401035Xia R., Sun H., Chen Y., Wang Q., Chen X., Hu Q. et al. Ecological flow response analysis to a typical strong hydrological alteration river in China // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2023. Vol. 20. Issue 3. P. 2609. DOI: 10.3390/ijerph20032609Xia R., Sun H., Chen Y., Wang Q., Chen X., Hu Q. et al. Ecological flow response analysis to a typical strong hydrological alteration river in China. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2023; 20(3):2609. DOI: 10.3390/ijerph20032609Соколова Г.В. Статистический анализ водного режима реки Амур для целей прогноза // Региональные проблемы. 2022. Т. 25. № 1. С. 49–61. DOI: 10.31433/2618-9593-2022-25-1-49-61. EDN FAOIBK.Sokolova G.V. Statistical analysis of the Amur river water regime forecast. Regional Problems. 2022; 25(1):49-61. DOI: 10.31433/2618-9593-2022-25-1-49-61. EDN FAOIBK. (rus.).Бейсембаева М.А., Дубровская Л.И., Земцов В.А. Антропогенные изменения водных ресурсов и максимальных уровней реки Иртыш в равнинной части бассейна в Республике Казахстан // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 3. С. 6–15. EDN XVVOST.Beysembaeva M.A., Dubrovskaya L.I., Zem-tsov V.A. Anthropogenic transformations of water resources and maximum water levels of the Irtysh river in the lowland part of the basin in the republic of Kazakhstan. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2018; 329(3):6-15. EDN XVVOST. (rus.).Мазуркин П.М. Метод поэтапного анализа динамики уровня реки // Современные наукоемкие технологии. 2010. № 7. С. 32–41. EDN MLKPXX.Mazurkin P.M. Method of step-by-step analysis of river level dynamics. Modern Science-Intensive Technologies. 2010; 7:32-41. EDN MLKPXX. (rus.).Kędra M. Dam-induced changes in river flow dynamics revealed by RQA // The European Physical Journal Special Topics. 2023. Vol. 232. Issue 1. Pp. 209–215. DOI: 10.1140/epjs/s11734-022-00689-1Kędra M. Dam-induced changes in river flow dynamics revealed by RQA. The European Physical Journal Special Topics. 2023; 232(1):209-215. DOI: 10.1140/epjs/s11734-022-00689-1Giang N.N.H., Quang C.N.X., Long D.T., Ky P.D., Vu N.D., Tran D.D. Statistical and hydrological evaluations of water dynamics in the lower Sai Gon-Dong Nai River, Vietnam // Water. 2022. Vol. 14. Issue 1. P. 130. DOI: 10.3390/w14010130Giang N.N.H., Quang C.N.X., Long D.T., Ky P.D., Vu N.D., Tran D.D. Statistical and hydrological evaluations of water dynamics in the lower Sai Gon-Dong Nai River, Vietnam. Water. 2022; 14(1):130. DOI: 10.3390/w14010130Асатрян М.В., Валл И.В., Варламова А.Д., Жуковская Д.Д., Сивакова О.А. Анализ результатов совместных наблюдений за уровнем воды реки Преголи на разных постах в середине 20-го века // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2022. Т. 8. № 4. С. 58–67. EDN GZBFPX.Asatrian M.V., Vall I.V., Varlamova A.D., Zhukovsckaia D.D., Sivakova O.A. Analysis of the results of the Pregel river joint water level observations at different posts in the middle of the 20th century. Journal of Science and Education of North-West Russia. 2022; 8(4):58-67. EDN GZBFPX. (rus.).Кочеткова С.А. Уровни воды и уклоны реки Шешупе на четырех гидропостаx // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2023. Т. 9. № 3. С. 52–59.Kochetkova S.A. Water levels and slopes of the Sheshupe river at four hydroposts. Journal of Science and Education of North-West Russia. 2023; 9(3):52-59. (rus.).Nguyen H.Q., Tran Q.V., Ha N.Th., Nguyen T.D.H. Long-term water level dynamics in the Red River basin in response to anthropogenic activities and climate change // Science of The Total Environment. 2024. Vol. 912. P. 168985. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.168985Nguyen H.Q., Tran Q.V., Ha N.Th., Nguyen T.D.H. Long-term water level dynamics in the Red River basin in response to anthropogenic activities and climate change. Science of The Total Environment. 2024; 912:168985. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.168985Наумов В.А. Корреляционный анализ ежедневных расходов рек региона // Вестник Научно-методического совета по природообустройству и водопользованию. 2020. № 20. С. 48–54. DOI: 10.26897/2618-8732-2020-48-54. EDN RQNAMP.Naumov V.A. Correlation analysis of daily river flows in the region. Bulletin of the Scientific and Methodological Council for Environmental Engineering and Water Use. 2020; 20:48-54. DOI: 10.26897/2618-8732-2020-48-54. EDN RQNAMP. (rus.).Зиновьев А.Т., Галахов В.П., Кошелев К.Б. О результатах прогнозирования весеннего половодья на Верхней Оби в 2015 году // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2016. № 3. С. 58–68. EDN WAWIVL.Zinovyev A.T., Galakhov V.P., Koshelev K.B. On results of forecasting of spring high-water at the Verkhnyaya Ob river in 2015. Water sector of Russia: problems, technologies, management. 2016; 3:58-68. EDN WAWIVL. (rus.).Кошелева Е.Д., Кудишин А.В. Краткосрочное прогнозирование уровней воды реки Обь у города Барнаула во время половодья 2018 года // Известия Алтайского отделения Русского географического общества. 2018. № 3 (50). С. 27–37. EDN VNOPEM.Kosheleva E.D., Kudishin A.V. Short-term forecast of Ob river water level near Barnaul city during flood 2018. Bulletin of the Altay Branch of the Russian Geographical Society. 2018; 3(50):27-37. EDN VNOPEM. (rus.).Наумов В.А. Оценка скорости движения воды в реке Неман между городами Смалининкай и Советск методом корреляционного анализа // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2022. Т. 8. № 2. С. 41–49. EDN WCBUVR.Naumov V.A. Estimation of the water movement speed in the Neman river between the cities of Smalininkai and Sovetsk by the method of correlation analysis. Journal of Science and Education of North-West Russia. 2022; 8(2):41-49. EDN WCBUVR. (rus.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.