Файл: Аполлов, Б. А. Курс гидрологических прогнозов учебник.pdf

рис. 90. Отметим, что при вычислении стока р. Юга за период поло­ водья дождевой сток предварительно выделялся и потом уже не учитывался. Поэтому при составлении прогноза к величине стока, определенной с помощью зависимости на рис. 89 должна прибав­

были установлены после спе­ циальной обработки материалов наблюдений за стоком и дождями,

относящихся к периоду спада половодья. В результате была полу­ чена эмпирическая зависимость коэффициента дождевого стока

ных съемок на открытых пространствах и в лесу. За показатель степени увлажнения бассейна перед началом зимы была принята величина паводочного дождевого стока за сентябрь—октябрь

233

предшествующего года. Большие значения этого стока свидетель­ ствуют о высоком увлажнении бассейна с осени, а следовательно, о неблагоприятных условиях для поверхностного задержания и ин­ фильтрации талых вод весной. Малые значения, наоборот, говорят о том, что весной водопоглотительная способность бассейна будет высокой.

К недостаткам показателя степени увлажнения бассейна осе­ нью, вычисляемого по данным о дождевом паводочном стоке, от­ носится следующее. Осенью паводки начинают формироваться, когда выпадает довольно большое количество осадков. Если бу­ дем рассматривать период с 1 августа до наступления морозов, то это количество будет приблизительно равно 100—120 мм. Значит,

болотных почв. Зима суровая. Благодаря тому что весной таяние снега продолжается долго — около 35 дней, а стекание воды из ле­ сов и с заболоченных пространств происходит еще дольше, поло­ водье отличается большой продолжительностью, особенно период его спада. Дожди, выпадающие после схода снега, еще больше удлиняют период половодья. Но они, как правило, не приводят к прохождению на реке ясно выраженного паводка, хотя и дают значительный сток. Площадь бассейна р. Туры до г. Туринска равна 25 500 км2, лесистость 61 %■ Верховья р. Туры расположены на невысоких восточных склонах Уральских гор.

Зависимость представлена на рис. 92. За основные факторы весеннего стока р. Туры были приняты два: (з + лч + О.бл'о) и по­ казатель степени увлажнения бассейна, вычисленный на начало зимы. Оказалось, что лучшим показателем является средний рас­ ход воды самой реки за январь и февраль. Числовое значение мно-

234

жителя перед хц было получено так же, как и для рек бассейна оз. Ильмень (см. выше).

Нижняя часть графика рассматриваемой зависимости не осве­ щена измерениями, а точки расположились таким образом, что при­ ходится считать J/= a(s + xi + 0,5x2) — Ь, где a = /(Q i-n). Одной из причин такого вида зависимости для р. Туры, несомненно, явля­ ется относительно невысокая точность исходных данных. Заметим,

Из всех рассмотренных зависимостей по рекам бассейна оз. Иль­ мень, Волги до г. Углича, Юга и Туры следует, что при достаточно большом запасе воды в снеж­

Юга, Сухоны и Туры как будто говорят о несущественном влия­ нии глубины промерзания почвы на инфильтрацию талых вод в лесной зоне. Оно не было обнаружено при самом установлении этих зависимостей. Однако такой вывод в общем был бы недоста­ точно обоснованным. Данные наблюдений за более продолжитель­ ный период, чем рассматривавшийся при установлении этих зави­ симостей, говорят о том, что это влияние все же бывает достаточно существенным, когда почва и промерзает неглубоко и не переув­ лажнена осенью. Вместе с тем напомним, что в лесной зоне, точ­ нее в самих лесах, влияние промерзания почвы на ее инфильтрационную способность, конечно, значительно менее существенно, чем в степной зоне, где преобладают черноземные почвы.

Из изложенного следует, что дальнейшее изучение процессов поглощения талых вод и совершенствование способов количествен­ ной оценки водопоглотительной способности бассейна перед

235

началом снеготаяния является весьма актуальной проблемой гидро­ логических прогнозов. В связи с этим еще раз отметим, что большие потери талых вод в отдельные годы вызываются в разных райо­ нах неодинаковыми причинами. При близком залегании водоупоров, в частности уплотненного почвенного горизонта Ві, и высоком стоянии грунтовых вод решающую роль в этом обычно играет лишь степень влагонасыщенности бассейна в предзимний период. Она определяет свободную емкость в верхнем слое почвы, и на по­ верхности. Это, очевидно, относится прежде всего к большей ча­ сти северных районов лесной зоны. В восточной части сухостепной, степной II лесостепной зон наибольшие потерн талых вод вызыва­ ются главным образом низкой льдистостыо почвы. В центральной и западной частях этих зон самые большие потери обусловлива­ ются как низкой льдистостыо, так и малой глубиной промерзания почвы. То же можно сказать и о причинах высоких потерь талых вод в южной части лесной зоны. Что касается наименьшей вели­ чины потерь талых вод, то она, как отмечалось, во всех зонах со­ ставляет приблизительно 15—30 мм.

В больших бассейнах, начиная приблизительно с 80 000— 100 000 км2, величина потерь талых вод нередко значительно изме­ няется по площади вследствие неоднородности климата, рельефа, почвенного покрова и некоторых других физико-географических ус­ ловий стока талых вод. Еще сильнее это изменение из-за неравно­ мерности увлажнения бассейна осенью п промерзания почвы зи­ мой. Например, в 1954 г. коэффициент весеннего стока в бассейне Дона выше г. Калача (площадь 222 000 км2) изменялся с юго-во­ стока на северо-запад от 0,05 до 0,50.

Существенная разница величин потерь талых вод в разных ча­ стях бассейна заметно снижает точность рассмотренных выше за­ висимостей. Поясним это на примере. Пусть два года характери­ зуются для бассейна в целом одинаковым запасом воды в снеж­ ном покрове и не отличаются по числовому значению показателя водопоглотительной способности почвы. Но в одном году повышен­ ное накопление снега наблюдалось на той части бассейна, где по­

существенно меньше, чем во втором. Таким образом, прогнозы ве­ сеннего стока большой реки, когда они составляются с помощью зависимостей, относящихся к ее бассейну в целом, будут иметь дополнительные погрешности из-за различия числовых значений факторов этого стока в разных частях бассейна.

Этих погрешностей можно избежать, если прогноз составлять по отдельным достаточно большим частям бассейна — частным бассейнам. Естественно, для этого надо разработать методы прог­ ноза стока по каждому частному бассейну. При разделении боль­ шого бассейна на частные надо стремиться к тому, чтобы по ус­ ловиям потерь талых вод каждый частный бассейн ежегодно был более или менее однороден. Если сумма площадей всех частных бассейнов равна площади бассейна большой реки, то ожидаемая

236

величина ее весеннего стока у, очевидно, должна вычисляться по выражению

личина весеннего стока р. Дона у г. Калача, причем исходными

меньше бассейна большой реки, то ожидаемая величина ее весен­ него стока вычисляется по выражению

у = а іУ\-\-а2у2-\-сігУз-\- . . (45.VII)

где аи а-2, аз — числовые коэффициенты, которые обычно определя­ ются методом линейной корреляции по данным о фактических ве­ личинах стока за половодье с частных бассейнов и со всего бас­ сейна большой реки. Как правило, число частных бассейнов не пре­ вышает трех-четырех.

Точность рассмотренных прогнозов весеннего стока большой реки устанавливается обычным путем, т. е. на основании величин ошибок проверочных прогнозов за прошлые годы. Для этого за прошлые годы составляются прогнозы весеннего стока по частным бассейнам и по выражению (44.ѴІІ) или (45.ѴІІ) вычисляются ожидаемые величины весеннего стока большой реки. Наконец, эти величины стока сравниваются с фактическими.

Рассмотренных дополнительных погрешностей прогнозов весен­ него стока большой реки можно избежать также путем составле­ ния этих прогнозов на основе территориально общих зависимостей (см. выше).

В предыдущей главе отмечалось, что величина стока больших равнинных рек за период половодья близка к величине стока за второй квартал.

Разработка методов прогнозов стока за второй квартал сво­ дится к получению зависимостей между величинами этого стока и стока за период половодья. Зависимости устанавливаются по дан­ ным наблюдений за стоком за многолетний период. Обычно зави­ симости линейные и достаточно точные.

Значительный практический интерес представляют долгосроч­ ные прогнозы распределения стока за квартал по месяцам. Разра­ ботка методов таких прогнозов—-сложная проблема, потому что это распределение в основном определяется сроками начала таяния, ходом его во времени и по площади. Чтобы получить

237