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 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

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

-- [ Страница 4 ] --

Совместный анализ значений параметра В, гидрогеологических условии, рельефа, почвенных разностей и других показателей физико-географического ландшафта позволил обосновать для рек, дренирующих основные водоносные горизонты, 9 гидрологических районов с примерно одинаковым внутрирайонным значением подземного стока. Окский, Псело-Оскольский, Потуданьский, Подгоренский и Соснинский гидрологические районы расположены на Среднерусской и Калачской возвышенностях, Цнинский, Воронежский и Битюго-Еланский - на территории Окско-Донской низменности, Воронинский занимает часть западных склонов Приволжской возвышенности (рис. 6) (Мишон, 1969).

Таблица 1

Основные морфометрические, климатические и гидрологические характеристики гидрологических районов Центрального Черноземья

Характеристика Гидрологические районы
I II III IV V VI VII VIII IX
Морфометрические характеристики
Площадь, тыс. км2 22,0 31,0 17,0 14,6 41,4 17,0 15,0 13,0 21,5
Средняя высота, м БС 207 198 170 175 190 163 182 155 162
Средний уклон, %о 37,5 53,0 48,0 37,0 62,0 16,0 17,5 11,6 14,0
Густота речной сети, км/км2 0,39 0,21 0,16 0,10 0,28 0,23 0,29 0,26 0,28
Количество водотоков длинной, км: до 25 от 26 до 100 от 100 до 500 более 500 1309 31 3 - 1088 46 3 1 241 19 3 - 270 12 3 - 1625 61 6 - 699 22 5 - 370 11 3 - 349 18 3 - 719 34 6 -
Суммарная длина водотоков, км: до 25 от26 до 100 от 100 до 500 более 500 4288 1430 524 - 4375 2063 625 520 1388 824 429 - 1297 608 478 - 7170 3691 1572 - 2683 888 854 - 1309 576 347 - 1575 937 441 - 3616 1598 1276 -
Средняя длина сухого водотока от точки водораздела, км 4 6 30 40 5 10 7 25 38
Лесистость, % 9,0 7,7 11,2 13,1 10,2 11,5 6,8 8,9 12,5
Площадь оврагов и балок, % 18,7 17,9 20,5 14,8 20,7 13,3 7,9 13,9 14,3
Густота балочной сети, км/км2 0,90 0,93 0,85 0,45 1,05 0,61 0,53 0,42 0,35
Густота овражной сети, км/км2 0,22 0,41 0,65 0,60 0,30 0,11 0,17 0,14 0,35
Средние многолетние климатические характеристики
Снегозапасы, км3 2,024 2,547 1,200 0,911 4,051 1,845 1,595 1,159 1,913
В том числе: в поле в лесу в оврагах и балках 1,215 0,230 0,579 1,610 0,295 0,642 0,650 0,206 0,344 0,547 0,141 0,223 2,160 0,545 1,346 1,190 0,340 0,315 1,167 0,150 0,278 0,730 0,134 0,295 1,154 0,309 0,450
Коэффициент вариации снегозапасов: в поле в лесу в оврагах и балках 0,53 0,53 0,58 0,56 0,67 0,74 0,56 0,58 0,65 0,55 0,61 0,73 0,47 0,41 0,50 0,41 0,44 0,38 0,43 0,50 0,46 0,52 0,42 0,67 0,53 0,42 0,57
Дата начала снеготания 11.III 6.III 3.III 2.III 10.III 7.III 8.III 7.III 4.III
Средние многолетние гидрологические характеристики
Сток, км3 годовой весенний летнее-осенний зимний 2,946 1,850 0,649 0,380 3,723 2,110 0,723 0,472 1,229 0,840 0,204 0,136 0,779 0,690 0,067 0,096 5,461 3,270 1,280 0,700 1,814 1,310 0,265 0,144 1,705 1,170 0,225 0,110 1,218 0,780 0,195 0,112 1,523 0,340 1,109 0,140
Дата начала половодья 24.III 18.III 19.III 18.III 25.III 29.III 30.III 25.III 26.III

Подземный сток в период весеннего половодья и метод его расчета.

Известно, что ни весенний поверхностный, ни тем более весенний подземный сток рек прямому измерению инструментальным путем не поддаются. Для их определения приходится прибегать к косвенному приему - расчленению гидрографа по типам питания (Попов, 1961). Наиболее сложно расчленение стока на поверхностный и подземный в период половодья и паводков. Различные авторы по-разному оценивают подземный сток в этот период. Одни (Воскресенский, 1956) считают, что он увеличивается во время половодья, другие (Куделин, 1960) - что он уменьшается.

Теоретически можно считать, что в пределах гидрологического района с однообразными гидрологическими, климатическими и другими физико-географическими условиями должна прослеживаться достаточно четкая зависимость между объемом речного стока и площадью водосбора. Можно полагать также, что такая зависимость существует не только для годового стока, но и для его поверхностной и подземной составляющих.

Действительно, наши исследования (Мишон, 1975; 1979) показали, что в пределах каждого из 9 гидрологических районов Центрального Черноземья, а также в гидрологических районах других регионов с иными природными условиями существует довольно тесная прямолинейная связь между объемом весеннего стока рек Wpeк и площадью водосбора F.

В общем виде эта связь выражается уравнением:

Wpeк = Kpeк F

где Крек - физико-географический параметр, являющийся суммарным стокообразующим показателем сложного взаимодействия комплекса природных условий гидрологического района, формирующих весенний сток рек.

 Гидрологические районы Центрального Черноземья: I -Окский; II - Псело --14

 Гидрологические районы Центрального Черноземья: I -Окский; II - Псело --15

Рис. 6. Гидрологические районы Центрального Черноземья: I -Окский; II - Псело - Оскольский; III - Потуданьский; IV - Подгоренский; V - Соснинский; VI - Цнинскпй; VII - Воронинский; VIII - Воронежский; IX - Битюго - Еланьский; А и В - критерии районирования

Несколько менее тесная, но также прямолинейная зависимость объема весеннего стока Wврем от площади водосбора установлена и для временных водотоков, русла которых не дренируют водоносные горизонты (Мишон, 1975; 1979). Для большей достоверности и широты охвата фактическими материалами наблюдений различных физико-географических зон нами помимо Центрального Черноземья проанализированы материалы наблюдений Придеснянской (лесостепная зона), Подмосковной (южная часть лесной зоны), Дубовской (степная зона) и Западно-Казахстанской (полупустынная зона) водно-балансовых станций и Валдайского филиала ГГИ (лесная зона).

Рассмотрим принципиальную схему определения подземного питания в период весеннего половодья, построенную с учетом высказанных теоретических положений (рис. 7). Здесь линия АО отражает увеличение весеннего стока временных водотоков с ростом площади водосбора.

 Принципиальная схема определения подземного питания рек в период весеннего-16

Рис. 7. Принципиальная схема определения подземного питания рек в период весеннего половодья

Линия АС показывает, каким должен быть сток рек при отсутствии дренирования их руслами подземных вод. Наконец линия АВ характеризует зависимость весеннего суммарного (поверхностный и подземный) стока рек от площади водосбора.

Исходя из указанной теоретической схемы объем подземного стока рек Wподз в суммарном объеме весеннего половодья можно определить по формуле

Wподз = Wрек - Wврем

Следует учесть, что для рек зависимость Wpeк = f (F) начинается не с нуля в системе координат (F, W), а из точки А в системе координат (F', W). Начало координат этой системы сдвинуто относительно системы (F, W) на Fnp и Wnp. Тогда в системе (F, W) уравнение Wподз = Wрек - Wврем

с учетом того, что tg = Кврем и tg =K рек, примет вид

Wpeк = Kpeк F + Wnp – Крек Fпр

где F - площадь водосбора реки, для которой определяется подземное питание, км2.

Из выражения Wподз = Wрек - Wврем с учетом формул Wврем = Кврем F и Wpeк = Kpeк F + Wnp – Крек Fпр получим:

Wподз = (Крек - Кврем) F + Wпр – Крек Fпр

Объем весеннего предельного стока Wnp = Kвpeм F. Тогда уравнение Wподз = (Крек - Кврем) F + Wпр – Крек Fпр примет вид

Wподз = (Крек - Кврем) F + Кврем Fпр – Крек Fпр

Из выражения Wподз = (Крек - Кврем) F + Кврем Fпр – Крек Fпр путем простых преобразований получим формулу для расчета подземного стока рек в фазу весеннего половодья:

W подз = (Крек - Кврем) (F - Fпр)

Для конкретного гидрологического района параметры Крек и Кврем есть величины постоянные, поэтому разность К = Крек - Кврем - тоже постоянная величина.

С учетом этого формулу W подз = (Крек - Кврем) (F - Fпр) запишем в виде

Wподз =K(F - Fnp)

В формулах параметры Крек и Кврем имеют размерность м3/км2, площади Fnp и F выражаются в км2, следовательно, Wподз - в м3.

Рассмотрим физический смысл и порядок определения параметров Крек, Кврем н Fnp, входящих в уравнение W подз = (Крек - Кврем) (F - Fпр). Стокообразующий параметр Крек зависит от максимальных снегозапасов, накопленных на водосборе к началу весеннего половодья Smax, осадков, выпадающих в период половодьях, потерь талой воды на испарение, инфильтрацию и поверхностную аккумуляцию в понижениях микрорельефа Р и от размера подземного питания уподз, т. е. Крек = Sмак + х – Р + уподз. В свою очередь, подземное питание зависит от гидрогеологических особенностей водосбора, водообильности основных водоносных горизонтов, питающих реку, а также от глубины вреза русла реки и, следовательно, числа водоносных горизонтов, дренируемых рекой.

В зоне избыточного увлажнения, где предельные площади с отсутствием подземного питания малы, параметр Крек имеет наибольшие значения, и напротив, в зоне недостаточного увлажнения, где площади Fnp велики, параметр Крек не большой. Например, в среднем за многолетний период в районе г. Валдая Крек = 130 000, в районе Дубовской водно-балансовой станции Крек = 11 800, в районе Западно-Казахстанской станции Крек=10 600 м3/км2. В Центральном Черноземье Крек изменяется от 84 000 в 1 гидрологическом районе до 47 000 м3/км2 в IV (рис. 8).

Значение Крек изменяется не только по территории, но и во времени. В многоводные годы больше снегозапасы и меньше предельная площадь с отсутствием подземного питания и, как следствие этого, больше параметр Крек. В маловодные годы с малыми снегозапасами и небольшим подземным питанием параметр Kрек имеет малые значения.

 Зависимость объема весеннего стока времен­ных водотоков и рек от площади-17

Рис. 8. Зависимость объема весеннего стока времен­ных водотоков и рек от площади водосборов V (а) и IX (б) гидрологических районов

Например, в 1970 г., когда в бассейнах верхнего Дона, Оки и Сей­ма подъем уровня воды был близок к историческому, а в ряде мест превысил его на 0,5 м и более, параметр Крек для V гидрологического района был равен 171 700 (в 2 раза больше нормы), для IX - 92 600 м3/км2. В исключительно маловодном 1961 г., когда весенний сток и а рассматривае­мой территории был равен 24 мм (при норме 70 мм), для указанных районов параметр Крек составил соответственно 9350 и 6700 м3/км2. Таким образом, можно констатировать, что изменение значений параметра Крек во времени носит вероятностный характер.

Физический смысл параметра Крек вытекает из его размерности — м3/км2: он показывает объем весеннего суммарного стока реки в м3 с 1 км2 площади водосбора. Числовое значение Крек для каждого гидрологического района устанавливается по районному графику зависимости Wpeк = f(F) по тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс.

Суммарный стокообразующий параметр временных водотоков К врем зависит от снегозапасов Smax, осадков х и по­терь талых вод Р. Но в отличие от Крек он не включает подземное питание уподз, т. е. Кврем = Sмак + x - Р.

Наибольшее значение К врем характерно для зоны избыточного увлажнения (для временных водотоков Валдайского филиала ГГИ в средние по водности половодья Кврем = 99 500 м3/км2), наименьшее - для полупустынной зоны (600 м3/км2 в районе Западно-Казахстанской воднобалансовой станции). Для Дубовской станции получено промежуточное значение Кврем > равное 8000 м3/км2. Среднее многолетнее значение параметра Кврем в Центральном Черноземье изменяется от 68 000 в I гидрологическом районе до 42 000м3/ км2 в IV.

Как и параметр Крек суммарный стокообразующий параметр временных водотоков Кврем изменяется не только по территории, но и во времени. Наибольшее значение он имеет в многоводные годы (в исключительно многоводном 1970 г. Кврем = 120 000 для V гидрологического района и 87 500 м3/ км2 - для IX), наименьшее - в маловодные годы (в очень маловодном 1961 г. Кврем = 7400 для V гидрологического района и 5200 м3/км2 - для IX).

Физически параметр Кврем характеризует объем талого поверхностного стока в м3 с 1 км2 водосборной площади временного водотока. Методика численного определения Кврем такая же, как и нахождения параметра Крек: строят районные графики Wвpeм = f(F) и по тангенсу угла наклона прямой к осп абсцисс определяют Кврем. При отсутствии материалов наблюдений за стоком временных водотоков в том или миом гидрологическом районе параметр Кврем можно установить по генетически обоснованной зависимости Кврем = f(Smax), построенной по данным наблюдений в соседних гидрологических районах. Указанная обобщенная зависимость для временных водотоков Подмосковной, Придеснянской, Нижнедевицкой и Дубовской воднобалансовых станций и Каменностепной гидрометеорологической обсерватории имеет тесный линейный характер и в среднем за многолетний период характеризуется следующими данными:

Smax, мм 20 40 60 80 100
Кврем, м3/км2 13 000 26 000 39 000 52 000 64 000


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 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.