Анализ уровенного режима реки Таз для оптимизации эксплуатации водных путей

Аннотация

Актуальной задачей водного транспорта Арктической зоны является повышение безопасности и эффективности эксплуатации судоходных путей, что зависит от точности прогнозирования гидрологического режима. Целью исследования стал анализ уровенного режима для разработки методики прогнозирования максимальных уровней воды в замыкающем створе реки Таз (с. Красноселькуп), имеющей важное значение для навигации в этом регионе. В работе применен комплексный подход, включающий разведочный статистический анализ, оценку стационарности временного ряда, вероятностную оценку экстремальных уровней и сравнительный анализ эффективности различных прогнозных моделей. Исследование выполнено на основе 50-летнего ряда наблюдений (1976-2025 гг.). Результаты анализа показали стационарность ряда при отсутствии статистически значимого тренда. Сравнительная оценка классической модели ARIMA и ряда алгоритмов машинного обучения (линейная регрессия, случайный лес, градиентный бустинг, нейронная сеть) выявила преимущество модели ARIMA(0,1,1). Модель машинного обучения Random Forest показала наилучший результат среди ML-методов, но ее прогнозная сила (R² = -0.0098) оказалась неудовлетворительной. Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная модель и рассчитанные уровни паводков различной повторяемости (например, 10-летний паводок – 1051.2 см) могут быть интегрированы в систему поддержки принятия решений для оптимизации планирования навигации, оценки рисков и проектирования гидротехнических сооружений на реке Таз. Результаты подтверждают целесообразность применения классических статистических методов для прогнозирования относительно коротких стационарных гидрологических рядов в условиях ограниченности данных.