Stochastic hydrology: the development of main ideas in Russia
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2021.102Abstract
The aim of the work is to assess the current state of scientific research and the main results in the field of stochastic hydrology. Various problems of scientific and applied hydrology are solved on the basis of different types of stochastic models. On the basis of these models, methods are being developed for obtaining secure engineering runoff characteristics, or reliable hydrological forecasts of various lead times. Most water management, construction, environmental and other problems are solved today within the framework of probabilistic models and statistical methods. The main tasks of stochastic hydrology can be divided into several groups. Despite the discussion in hydrology on the applicability of the theory of probability and random processes to the analysis of fluctuations of hydrometeorological series, the problem of choosing a research methodology remains one of the most important, and is often discussed in connection with anomalous manifestations of hydrological phenomena (extreme floods, prolonged droughts). An important applied and theoretical problem in hydrology is the choice of a one-dimensional probability distribution. In this part, discussions are important both on the problem of the type of new distributions and on methods for estimating parameters. Ideas and hypotheses are considered that can significantly increase the reliability of statistical characteristics. Climatic changes in many cases cause disturbances in the stationarity of time series of hydrological characteristics. Progress in the development of new approaches to probabilistic modeling is associated both with the well-known problem of the sufficiency of the Markov hypothesis and with the need to introduce new, more complex models and Bayesian estimation methods. The article is devoted to the discussion of the current state of these problems in the form of a scientific review.
Keywords:
stochastic hydrology, probability distributions, stochastic processes, correlation theory, long-term fluctuations, nonstationary processes, Bayesian methods
Downloads
References
Агальцева, Н. А., Болгов, М. В., Спекторман, Т. Ю., Трубецкова, М. Д., Чуб, В. Е. (2011). Оценка гидрологических характеристик в бассейне Амударьи в условиях изменения климата. Метеорология и гидрология, 10, 58-69.
Багров, Н. А. (1963). О колебаниях уровня бессточных озер. Метеорология и гидрология, 6, 41-46.
Блохинов, Е. Г. (1974). Распределения вероятностей величин речного стока. Москва: Наука.
Блохинов, Е. Г., Сарманов, О. В. (1968). Гамма-корреляция и ее использование при расчетах многолетнего регулирования речного стока. Труды ГГИ, (14), 52-75.
Болгов, M. B., Сарманов, И. О. (1988). Усеченное трехпараметрическое гамма-распределение С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля и некоторые его приложения к гидрологическим расчета. Водные ресурсы, (2), 24-29.
Болгов, М. В. (2005). Марковские процессы в задаче прогнозирования уровня замкнутого водоема. Метеорология и гидрология, (11), 74-85.
Болгов, М. В., Красножон, Г. Ф., Любушин, А. А. (2007). Каспийское море. Экстремальные гидрологические события. Москва: Наука.
Болгов, М. В., Писаренко, В. Ф. (1999). О распределении максимальных расходов воды рек Приморья. Водные ресурсы, 26 (6), 710-721.
Болгов, М. В., Сарманов, И. О. (2020). Двухмерный закон распределения случайных величин, имеющих трехпараметрические гамма-распределения С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля (симметричный случай). Водные ресурсы, 47 (4), 1-5.
Картвелишвили, Н. А. (1967). Теория вероятностных процессов в гидрологии и регулировании речного стока. Ленинград: Гидрометеоиздат.
Картвелишвили, Н. А. (1975). Стохастическая гидрология. Ленинград: Гидрометеоиздат.
Коваленко, В. В. (1993). Моделирование гидрологических процессов. Ленинград: Гидрометеоиздат.
Коваленко, В. В., Викторова, Н. В., Гайдукова, Е. В. (2006). Моделирование гидрологических процессов. Санкт-Петербург: РГГМУ.
Коваленко, И. Н., Сарманов, О. В. (1978). Краткий курс теории случайных процессов. Киев: Вища школа.
Крицкий, С. Н., Коренистов, Д. В., Раткович, Д. Я. (1975). Колебания уровня Каспийского моря. Москва: Наука.
Крицкий, С. Н., Менкель, М. Ф. (1946). О приемах исследования случайных колебаний речного стока. Труды ГГИ, (29), 3-32.
Музылев, С. В., Привальский, В. Н., Раткович, Д. Я. (1982). Стохастические модели в инженерной гидрологии. Москва: Наука.
Найденов, В. И. (2004). Нелинейная динамика поверхностных вод суши. Москва: Наука.
Писаренко, В. Ф., Родкин, М. В. (2007). Распределение с тяжелыми хвостами: приложения к анализу катастроф. В: Вычислительная сейсмология. Т. 38. Москва: ГЕОС, 2-236.
Раткович, Д. Я. (1976). Многолетние колебания речного стока. Ленинград: Гидрометеоиздат.
Раткович, Д. Я., Болгов, М. В. (1994). Исследование вероятностных закономерностей многолетних колебаний уровня Каспийского моря. Водные ресурсы, 21 (4), 389-404.
Рождественский, А. В., Чеботарев, А. И. (1974). Статистические методы в гидрологии. Ленинград: Гидрометеоиздат.
Сарманов, О. В. (1961). Исследование стационарных марковских процессов методом разложения по собственным функциям. Тр. МИАН СССР, 60, 239-261.
СНиП 2.01.14-83 «Определение расчетных гидрологических характеристик». (1985). Госстрой СССР. Москва: Стройиздат.
СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик». (2004). Госстрой России. Москва: ФГУП ЦПП.
Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27.12.2002 N 184-ФЗ. (2002). Москва.
Федеральный закон «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» от 30.12.2009 N 384-ФЗ (2009). Москва.
Херст, Г. (1954). Нил. Общее описание реки и использования ее вод. Москва: Издательство иностранной литературы.
Embrechts, P. Kappelberg, C. and Mikosch, T. (1997). Modelling Extremal Events for Insurance and Finance. Springer.
Hazen, A. (1913). Storage to be Provide Impounding Reservoirs for Municipal Water Supply. Proceedings of the American Society of Civil Engineers, 39 (9), 1943-2044.
Klemes, V. (1978). Physically Based Stochastic Hydrologic Analysis. Advances in Hydroscience, 11, 285-356.
Sudler, C. E. (1927). Storage required for the regulation of streamflow. Trans. Amer. Soc. Civil Engrs., 91, 620-660.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Articles of "Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences" are open access distributed under the terms of the License Agreement with Saint Petersburg State University, which permits to the authors unrestricted distribution and self-archiving free of charge.
