авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Теоретические и методические основы оценки ресурсов поверхностных вод в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения европейской части россии

-- [ Страница 2 ] --

В соответствии с географическим положением, рельефом местности, экспозицией по отношению к метелевым ветрам и продолжительностью залегания снежного покрова, на территории Центрального Черноземья по условиям снегонакопления можно выделить четыре области (Мишон, 1971). Наиболее благоприятные условия для накопления снега имеются на западных склонах Приволжской возвышенности (водосборы рек Ворона, Хопер). Там наблюдается наибольшая (134-143 суток) продолжительность залегания снега: она на 15-20 суток больше, чем на Среднерусской возвышенности, и на 10-11 суток больше, чем на Окско-Донской низменность. В благоприятных условиях снегонакопления находятся повышенные части бассейна Дона, расположенные в пределах восточных склонов Среднерусской возвышенности (реки Сосна, Тим, Любовша и др.). Менее благоприятны условия снегонакопления на водосборах рек западных склонов Среднерусской возвышенности (реки Ока, Сейм, Свапа и др.). Максимальные снегозапасы здесь при прочих равных условиях на 20-25 мм меньше, чем в бассейнах первой и второй групп. Наконец, наименее благоприятные условия снегонакопления имеют водосборы рек, сток которых формируется только в пределах Окско-Донской низменность (реки Битюг, Икорец, Савала и др.). Максимальные снегозапасы на указанных водосборах на 30-40% меньше, чем на возвышенных частях бассейна Дона.

Снегозапасы на склонах разных экспозиций

На характер распределения снежного покрова оказывают влияние не только рельеф местности и очевидные различия таких угодий, как, например, поле, лес, кустарник, лесные полосы, или изменения высоты растительного покрова (озимь, стерня, залежь и т.д.), но и экспозиция склонов.

Основными физическими причинами, которые обусловливают разницу в снегозапасах на склонах различных экспозиций, являются ветровой перенос снега и зимние оттепели.

Дифференциация снегозапасов в зависимости от экспозиции склонов необходима для решения ряда практических задач, связанных с использованием местного стока для лиманного орошения и накопления воды в прудах, а также для планирования работ по снегозадержанию на снегосдуваемых склонах, вычисления динамики схода снежного покрова с различных типов местности, расчетов поступления талых вод на поверхность водосбора и других целей.

Снегомерные съемки в районах Нижнедевицкой и Бол­ховской воднобалансовых станций показывают, что на распределение снегозапасов полевых склонов различных экспозиций, помимо метеорологических условий зимы существенное влияние оказывают особенности геоморфологического строения и размеры морфологических элементов водосборов, их форма и ориентация по отношению к господствующим ветрам. На основании обобщения материалов многолетних наблюдений на 25 водосборах обеих станций нами получены средние значения коэффициента снегонакопления для различно экспонированных склонов.

На водосборах Нижнедевицкой воднобалансовой станции средний многолетний коэффициент снегонакопления на южных склонах изменяется от 0,72 (лог Малютка) до 1,07 (руч. Ясенок), на северных - от 1,27 (лог Барсук) до 1,66 (лог Малютка). Еще больше разнятся его значения для западных и восточных склонов. Для юго-западных склонов логов Барсук и Татьянин средние значения коэффициента снегонакопления равны 0,98 и 1,82. Столь большое их различие вполне объяснимо, если учесть, что до 80% склонов лога Татьянин - аномально крутые с уклоном 120%о, а склоны лога Барсук- пологие (Мишон, 1971).

Снегозапасы в овражно-балочной сети

В условиях сильно расчлененной местности лесостепной и степной зон ежегодно в гидрографической сети скапливается большое количество снега. Особенно велика роль снега, накопленного в овражно-балочной сети в малоснежные зимы, когда за его счет практически полностью формируется весеннее половодье.

С водораздельных пространств, наветренных склонов холмов и приовражных плато снег сдувается в понижения рельефа – овраги, балки, лощины, русловую сеть, а также в зоны его перехвата - опушки лесов, лесные полосы, изгороди, валы искусственного снегозадержания и т.д. Перенос рыхлого свежевыпавшего снега начинается при скорости ветра над снежной поверхностью 2,4м/с, в исключительных случаях – 1,3м/с. Слежавшийся снег требует для своего отрыва значительно большей скорости ветра - до 5 м/с. Основная масса снега (до 95%) переносится во время поземок на высоте 10-15 см от поверхности земли.

При наличии в бассейнах рек значительных площадей, занятых оврагами и балками, неучет снега, снесенного в них ветром, приводит к большим погрешностям в расчетах и прогнозах весеннего стока. Например, в условиях центральной лесостепи и севера степной зоны неучет снега, снесенного в овраги и балки, приводит к уменьшению фактических снегозапасов до 30% и более (Мишон, 1970, 1971, 1979).

Вследствие множества факторов, воздействующих на снегонакопление в пониженных формах рельефа, расположенные на ограниченной территории с однообразными физико-географическими и климатическими условиями овраги и балки могут накапливать разное количество снега. Так, на величину сноса снега в пониженные формы рельефа, помимо ширины овражно-балочной сети и климатических условий, большое влияние оказывают густота гидрографической сети, определяющая размеры площади снегосбора оврагов и балок, крутизна прилегающих склонов и их форма, облесенность и ориентация оврагов и балок по отношению к направлению господствующих ветров зимой.

Для оценки снегозапасов в овражно-балочной сети и пространственно-временной изменчивости коэффициента снегонакопления нами были использованы материалы многолетних (1952-1984 гг.) сетевых снегосъемок в 90 оврагах и балках Центрального Черноземья и юга Нечерноземной зоны. По морфометрическим и геоморфологическим характеристикам, а также ориентации по отношению к направлению господствующих ветров овраги и балки типичны для данного района. Средняя ширина оврагов - не менее 30-40 м, балок и логов - от 40-50 до 220-230 м. Наблюдениями были охвачены все основные орографические формы рельефа - Среднерусская и Калачская возвышенности, Окско-Донская низменность и западные склоны Приволжской возвышенности.

 Средние значения коэффициента снегонакопления в овражно-балочной сети (1) и-3

Рис. 3. Средние значения коэффициента снегонакопления в овражно-балочной сети (1) и лесах (2)

Цифры в кружках - номера гидрологических районов Центрального Черноземья

По результатам указанных снегомерных съемок определены средние многолетние наибольшие за зиму снегозапасы в овражно-балочной сети Sоб, коэффициент вариации снегозапасов CvS, коэффициент снегонакопления Ко6 и коэффициент вариации коэффициента снегонакопления Cvk. Как правило, наибольшие снегозапасы в поле и в овражно-балочной сети скапливаются одновременно.

Пространственно-временной анализ показал, что достаточно четкой зональной закономерности в распределении снегозапасов в овражно-балочной сети So6 и коэффициента снегонакопления Коб на территории Центрального Черноземья не наблюдается (рис. 3). Для районов с одинаковым эрозионным расчленением (Окско-Донская равнина - бассейны Цны, Битюга и др.) значения коэффициента снегонакопления в оврагах и балках колеблются от 1,13 до 3,32, для районов с разным расчленением (Среднерусская возвышенность - р. Свапа, Окско-Донская равнина - р. Савала) коэффициент снегонакопления имеет примерно одинаковые значения- 1,90-1,93. Это объясняется влиянием на величину сноса снега многих факторов, в том числе и таких (размер снегосборной площади, ширина оврагов и балок и т.д.), в распределении которых по территории отсутствует зональная закономерность. Вместе с тем, если рассматривать снегозапасы в овражно-балочной сети и значения коэффициента снегонакопления осредненными для достаточно больших площадей (например, для гидрологического района или административной области), в их распределении по территории можно отметить тенденцию увеличения с юго-запада на северо-восток. Так, снегозапасы в оврагах и балках увеличиваются от 83 мм на юго-западе Воронежской области до 181 мм на северо-востоке Тамбовской. Осредненные значения коэффициента снегонакопления овражно-балочной сети по административным областям изменяются следующим образом: Белгородская-1,64; Воронежская- 1,81; Курская – 1,82; Орловская – 1,89; Тамбовская – 2,02; Липецкая – 2,14 (см. рис. 3).

В оврагах и балках Центрального Черноземья к началу весеннего половодья в среднем за многолетний период накапливается 27,2 % всех снегозапасов, или 4,49 км3 талой воды. Наибольшее накопление снега – 33,5 % (0,81 км3) наблюдается в Липецкой области, где оврагами и балками занято 20,4 % площади. Далее по степени снегонакопления следуют Белгородская (32,3 %, или 0,67 км3) и Орловская (30,4%, или 0,76 км3) области, где площади овражно-балочной сети составляют соответственно 24 и 19,4 %. Большое количество снега (24,5 %, или 0,62 км3) аккумулируется в пониженных формах рельефа Курской области (площадь оврагов и балок 16 %). В Тамбовской и Воронежской областях с овражностью 14,4 и 11,9 % соответственно в оврагах и балках накапливается 23,6 и 18,7 % снега, или 0,91 и 0,72 км3 соответственно талой воды.

Между овражностью водосборов и величиной сноса снега в овраги и балки существует достаточно тесная линейная зависимость: на 1 % овражности приходится в среднем около 1,1 мм снегозапасов, накопленных овражно-балочной сетью (Мишон, 1966).

Коэффициент снегонакопления для того или иного оврага или балки зависит от снежности зимы, метеорологических условий зимнего периода (частота и продолжительность метелей и поземок), состояния поверхности снежного покрова (ледяная корка, наст и т.д.), а также от частоты, интенсивности и продолжительности зимних оттепелей, во время которых снег на полях стаивает быстрее, чем в овражно-балочной сети. Поэтому при оттепелях, даже при отсутствии переноса снега в пониженные формы рельефа, значения коэффициента снегонакопления возрастают. Поскольку перечисленные факторы изменяются от года к году, изменяются и значения снегозапасов в овражно-балочной сети Sоб и коэффициента снегонакопления Коб.

Формирование снегозапасов в лесу и лесных полосах.

Снегозапасы в лесу.

Для анализа условий формирования, расчетов и прогнозов весеннего стока большое значение имеет правильная оценка роли леса в накоплении твердых атмосферных осадков (снега, инея, изморози). В лесостепной и степной зонах залесенность водосборов малых рек и временных водотоков может быть высокой и значительно отличаться от средних зональных значений. Поэтому при расчете максимальных снегозапасов на таких водосборах, особенно с островным характером распространения леса, продуваемого ветром на всю ширину, обязательно должна учитываться их доля в общей площади лесных массивов. Поскольку снегомерные съемки на лесных участках охватывают незначительную часть малых водосборов, представляет интерес определение соотношения запасов воды в снежном покрове в лесу и на окружающей ровной местности и возможность использования данных снегомерных съемок на полевых участках для вычисления снегозапасов в лесу.

Процесс накопления снега в лесу является сложной функцией многих факторов и прежде всего его таксационных характеристик (породного состава лесонасаждений, полноты, ярусности, возраста, сомкнутости лесного полога), а также метеорологических условий периода снегонакопления.

Основные факторы, которые обусловливают разницу в снегозапасах в поле и в лесу, следующие: большее количество выпадающих осадков над лесом, связанное с изменением шероховатости подстилающей поверхности при натекании воздушных масс на лесной массив; различная интенсивность снеготаяния в поле и в лесу во время зимних оттепелей; ветровой перенос снега с поля в лес; разница в испарении с поверхности снега в поле и в лесу; благоприятные условия для конденсации водяных паров в лесу. Перечисленные факторы способствуют увеличению снегозапасов в лесу.

Среди факторов, оказывающих отрицательное влияние на снегонакопление в лесу, назовем лишь один - задерживание снега кронами деревьев с последующим его испарением.

Небольшие перелески и кустарники, продуваемые ветром на всю глубину, аккумулируют перенесенный с полей снег не только на опушках, но и на большей части занимаемой ими площади. Их продуваемости способствует и то, что леса в основном лиственные, с оголенной зимой кроной. Снегозаносимость таких лесов высокая. Лишь в бассейнах Воронежа, Цны, Хопра, Северского Донца и на северо-западе Орловской области имеются относительно крупные лесные массивы, в глубине которых накопление снега происходит только за счет непосредственного выпадения твердых осадков. Эти лесные массивы занимают 60-70% от площади всех лесов.

По данным многолетних наблюдений Нижнедевицкой (1949— 1982 гг.) воднобалансовой станции средние многолетние снегозапасы к началу весеннего половодья на полевых водосборах изменяются от 57 мм (лог Малютка) до 96 мм (руч. Ясенок), в то время как на всех частично залесенных водосборах- от 106 мм (лог Круглый) до 125 мм (лот Ивкин). Ближе всего к средним были снегозапасы 1953 г., когда на всех полевых водосборах они оказались меньшими, чем на любом из частично залесенных водосборов. В исключительно малоснежные зимы, как, например, в 1969 г., когда запасы воды в снеге составляли лишь 25% нормы, а на отдельных водосборах - еще меньше (лог Малютка - 20%), на полевых водосборах они изменялись от 16 мм (лог Малютка) до 26 мм (лог Барский), а на частично залесенных - от 29 мм (лог Ивкин) до 48 мм (лог Круглый). Самые высокие снегозапасы (лог Ивкин - 300% нормы) зарегистрированы в 1968 г.: на полевых водосборах они изме­нялись от 171 мм (лог Малютка) до 222 мм (лог Барсук), на частично залесенных - от 204 мм (лог Круглый) до 241 мм (лога Ивкин и Медвежий).

Из приведенных данных следует, что независимо от циклонического или антициклонического типа атмосферной циркуляции снегозапасы на полевых водосборах всегда меньше, чем на частично залесенных. Исключение составляет лишь лог Круглый, где в силу местных особенностей снегозапасы в отдельные годы, в том числе и многоснежном 1968 г., были несколько меньше, чем на полевом логе Барсук.

В целом снегозапасы на безлесных водосборах в мало-, средне- и многоснежные зимы соответственно равны 20, 80 и 197 мм, на частично залесенных- 34, 112 и 228 мм. Разница в снегозапасах частично залесенных и полевых водосборов по мере увеличения снежности зимы возрастает (от 14 мм в малоснежную зиму до 31 мм - в многоснежную). Однако приведенные абсолютные величины снегозапасов еще не говорят о том, что снегонакопительная роль леса в многоснежную зиму проявляется в большей степени, чем в малоснежную.

Для выяснения этого вопроса рассмотрим коэффициент снегонакопления Кл, представляющий собой отношение снегозапасов в лесу к снегозапасам на полевых участках. В среднем для группы залесенных водосборов Нижнедевицкой станции коэффициент Кл для малоснежной зимы равен 1,70, средней по снежности - 1,40, многоснежной - 1,15. Иными словами, в малоснежную зиму снегозапасы на залесенных водосборах в среднем на 70% больше, чем на полевых, в среднюю по снежности зиму- на 40%, в многоснежную - только на 15%. При средней залесенности логов 45% запас воды в снежном покрове на 1% лесистости в малоснежную зиму увеличивается на 1,6%, в среднюю по снежности - на 0,9%, многоснежную - на 0,3%.

Таким образом, снегонакопительная роль леса в наибольшей степени проявляется в малоснежные зимы, в наименьшей степени - в многоснежные.

Данные снегомерных съемок на водосборах воднобалансовых станций и парных водосборах, охватывающие лишь небольшую часть рассматриваемой территории, недостаточны для всесторонней характеристики пространственно-временного распределения снегозапасов в лесу. В связи с этим большой интерес представляют материалы массовых многолетних (1952-1984 гг.) снегомерных съемок в лесу, проведенных по единой стандартной методике на опорной сети гидрометеорологических станций. Для оценки снегозапасов в лесу проанализированы результаты снегосъемок всех 50 гидрометеорологических станций, расположенных в различных физико-географических условиях рассматриваемой территории, которые достаточно полно охватывают характерные для Центрального Черноземья лесные участки (Мишон, Быцань, 1981).

По данным указанных снегосъемок для лесов с различными таксационными характеристиками был определен коэффициент снегонакопления Кя максимальных снегозапасов. Установлено, что наибольшие по сравнению с полем снегозапасы наблюдаются в лиственных взрослых лесах средней густоты. Коэффициент снегонакопления для таких лесов изменяется в пределах 1,30-1,70 при среднем значении 1,50. Для отдельных густых лиственных лесов он достигает 1,90. Задерживающее влияние густого хвойного взрослого леса близко к задерживающему влиянию лиственного молодого леса средней густоты. Кл изменяется от 1,20 до 1,60 при среднем значении соответственно 1,43 и 1,40. Далее по степени снегонакопления идут яблоневые взрослые сады средней густоты, сосновый молодой лес и редкой густоты сад: значения Кл для них соответственно равны 1.37, 1,30 и 1,30. Наименьшим значением коэффициента снегонакопления, равным 1,20, характеризуются смешанные леса редкой и средней густоты.

Анализ фактических данных доказывает, что строгой зональной закономерности в распределении снегозапасов в лесу Sл и в изменении коэффициента снегонакопления Кл в целом на рассматриваемой территории не наблюдается (см. рис. 3). Это вполне естественно, поскольку и снегозапасы, и коэффициент снегонакопления в определенной степени зависят от таксационных характеристик леса, в распределении которых по территории также отсутствует какая-либо закономерность. Если рассматривать снегозапасы в лесу и значения коэффициента снегонакопления осредненными для достаточно больших площадей, можно отметить их увеличение с юго-запада на северо-восток. Так, снегозапасы в лесу возрастают от 81 мм на юго-западе Белгородской области до 127 мм на северо-востоке Тамбовской области.

Из анализа данных снегосъемок следует, что амплитуда колебания коэффициента снегонакопления Кл по территории невелика и за редким исключением не превышает 1,10-2,40. Почти в 75% случаев значения этого коэффициента не выходят за пределы 1,30-2,00, что позволяет использовать при расчете аккумуляции снега в лесу его среднее значение, равное 1,60.

Снегозапасы в лесных полосах

На формирование снежного покрова лесные полосы оказывают более существенное влияние, чем аналогичный по площади и породному составу лесной массив, так как они воздействуют не только на площадь, занимаемую самой полосой, но и на рядом расположенные полевые участки. Являясь наиболее долгодействующим и мощным снегозадерживающим средством, полезащитные насаждения существенно изменяют состояние натекающего на них воздушного потока, создают особые условия для отложения и таяния снега на полях, что в конечном счете, положительно сказывается на плодородии сельскохозяйственных угодий. В настоящее время площадь таких насаждений в Центральном Черноземье уже превысила 400 тыс. гектаров. Под защитой лесных полос находится 14% пашни.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.