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

зоны таяния и динамика запасов сезонного снега. На практике в большинстве случаев учитывается влияние на месячный сток лишь одного основного фактора. Нанесение точек на график связи месяч­ ного стока с числовым значением этого фактора приводит чаще к установлению линейных зависимостей (в пределах расположения точек на графике). Пригодность каждой эмпирической зависимости для составления прогнозов определяется, как обычно, путем оценки точности проверочных прогнозов.

В первые один-два месяца снеготаяния за косвенный показатель количества снега, растаявшего в горах за месяц, часто принимается средняя месячная температура воздуха или ее отклонение от нормы. С ее числовым значением приближенно связаны сроки начала и интенсивность таяния, а также высота верхней границы зоны тая­ ния. Но в эти первые месяцы на количество растаявшего снега кос­ венно влияет и начальный запас воды в снежном покрове. Это отно­ сится прежде всего к тем рекам Средней Азии и Кавказа, бассейны которых частично расположены в нижнем поясе гор. Как отмеча­ лось, в этом поясе снежный покров нередко бывает неустойчив вследствие оттепелей. Ясно, что при большом начальном запасе воды в снежном покрове снег должен быть и в нижних зонах гор и, следовательно, при данной средней месячной температуре площадь снеготаяния будет больше.

Для последующих месяцев периода снеготаяния основным фак­ тором стока обычно считается количество снега, оставшегося в бас­ сейне на начало того месяца, на который дается прогноз стока. Если имеются необходимые исходные данные, то это количество снега может быть рассчитано. Расчет можно выполнить на основе рассмотренной выше модели динамики снежного покрова в горах. Если же располагаем данными измерений снежного покрова перед началом таяния, то количество оставшегося снега можно найти как разность этого начального запаса воды в снеге и слоя уже растаяв­ шего снега (в пересчете на слой воды). Такой расчет производится по высотным зонам по температуре воздуха и коэффициенту стаивания. Расчетный интервал времени обычно принимается в пять и даже десять суток.

При разработке методики прогнозов месячного стока рек Сред­ ней Азии в качестве косвенного показателя количества снега, остав­ шегося в горах на начало определенного месяца, часто принимается одна из следующих величин:

где Q' и 0' — соответственно расход воды реки и температура воз­ духа в ее бассейне за один-два месяца, предшествующих тому ме­ сяцу, на начало которого хотим знать количество снега, оставшегося

285

на основе многолетних рядов величин Q, Q', и 0', где Q — рас­ ход воды за месяц, на который дается прогноз стока. Применение первого показателя основывается на следующем, в общем доста­ точно обоснованном допущении. При одинаковом количестве рас­ таявшего снега в горах за некоторый период времени снега в бас­ сейне лежит и остается к концу периода тем больше, чем больше сток за этот же период. Второй показатель означает, что мы считаем количество оставшегося в бассейне снега на начало определенного месяца прямо пропорциональным запасу воды в снежном покрове перед началом таяния и приблизительно обратно пропорциональным количеству снега, растаявшего за один-два месяца, предшествующих тому месяцу, на который дается прогноз. Количество растаявшего снега выражается в обоих показателях температурой воздуха ѲС

Приведем несколько примеров, чтобы лучше представить себе практическую методику прогнозов стока на месяц вперед на протя­ жении периода весенее-летнего половодья.

Для р. Томи у г. Новокузнецка существует, как показывают дан­ ные многолетних наблюдений гидрометеорологических станций, весьма тесная зависимость между ее стоком за апрель и отклоне­ нием от нормы температуры воздуха за этот же месяц; коэффициент корреляции между ними равен 0,90. А для р. Енисея в створе Крас­ ноярской ГЭС была получена достаточно точная зависимость между величиной расхода воды за апрель Qiv и суммой положительных температур воздуха за 1—20 апреля по ст. Таштып (высота 450 м), а именно Q iv=4,l2]0 + 5OO. Аналогичные зависимости выявлены для довольно многих рек Сибири, на которых половодье формиру­ ется в основном за счет таяния снега в горах. Из зависимостей сле­ дует, что на этих реках сток за апрель, т. е. за первый месяц поло­

На рис. 116 приведена зависимость бокового притока воды в во­ дохранилище Красноярской ГЭС за май от модульного коэффици­ ента запаса воды в снеге на 30 апреля и средней температуры воз­ духа по станциям Таштып (высота 450 м). Оленья Речка (высота 1387 м) за май. Величина модульного коэффициента косвенно ха­ рактеризует размер площади снеготаяния в мае. В частности, ма­ лое значение коэффициента означает, что часть бассейна освобож­

286

дается от снега уже к началу мая или в самом начале мая. При вы­ явлении этой зависимости модульный коэффициент вычислялся по формуле (8.VIII) по данным об осадках по восьми станциям и

с учетом предварительно определенных величин st- и s.

При составлении прогнозов стока по зависимостям, аналогичным приведенным, появляются дополнительные ошибки, так как темпе­ ратура воздуха за апрель или май может быть взята только по дол­ госрочному прогнозу погоды.

Для многих рек Сибири, собирающих воду в общем с невысоких гор, приток тепла в мае бывает всегда достаточен, чтобы снег сошел в бассейне практически полностью. Сток этих рек за май можно предсказывать только по данным о запасе воды в снеге в конце апреля. Так, для р. Томи у г. Новокузнецка было получено уравне­ ние регрессии

Qv=450£ —20 (0lv — ölv) — 185,

где Qv — расход воды за май, k — модульный коэффициент запаса

воды в снеге перед началом таяния, (Ѳгѵ — Ѳіѵ) — отклонение тем­ пературы воздуха за апрель от нормы. Если река, кроме того, до­ вольно большая и время добегания воды превышает полмесяца, то величину стока такой реки за май можно-предсказывать по данным о запасе воды в снеге и в руслах в конце апреля. Такая зависимость была получена, например, для р. Оби у г. Барнаула. Ее бассейн (до этого города) равен 169 000 км2, причем половина его располо­ жена на высотах меньше 1000 м.

Прогнозы стока рек Средней Азии и Кавказа за первый и вто­ рой месяцы половодья составляются обычно с помощью зависимо­ стей величины этого стока от количества снега в горах перед нача­ лом таяния или от количества осадков в горах за зиму. Как отме­ чалось, чем толще снежный покров в горах, тем, как правило, бывает больше площадь снеготаяния в первые два месяца половодья. Так, для р. Карадарьи у с. Кампыррават (площадь бассейна 12 400 км2, средняя высота 2600 м) получены уравнения регрессии:

Q lV = = ^ ’^ 3 2 ' -ЛС'І /X — 2 0 /111 50*

Qv=0,99 2 a'1/x_ 20/iv+27,

a для p. Чирчик у ГЭС (площадь бассейна 10 830 км2, средняя вы­ сота 2550 м)

Q1V= 239Ä -31,

где ] £ х — количество осадков за период, обозначенный индексом, k — модульный коэффициент количества осадков в бассейне за ок­ тябрь—март.

Для р. Вахш у с. Туткаула (площадь бассейна 30 660 км2, сред­ няя высота 3430 м) имеем уравнение регрессии

Qv=8f5Ä' + 63,

287

где k ' — модульный коэффициент запаса воды в снежном покрове в конце марта, вычисленный по данным измерений на снегопунктах (см. выше), расположенных на высоте 1930, 2160, 2420, 2600 и 3580 м.

Прогноз стока р. Терека у г. Орджоникидзе за май Q v можно составлять, пользуясь зависимостью

Qv= 0 ,2 £ Л' - 6 ,

где 2] а-— количество зимних и весенних осадков в бассейне за ап­ рель включительно.

В мае снег на Кавказе сходит на высотах 1500—2200 м, где рас­ положена большая часть бассейнов многих рек, в том числе Терека, для которого только что приводилась прогностическая зависимость.

Qu »3/c

Рис. 117. Зависимость среднего расхода воды р. Карадарьи у с. Кампыррават за июнь от отно­ шения ее расхода воды за 1/1V—20/Ѵ к темпера­ туре воздуха за это же время по ст. Сарыташ, увеличенной на 5.

В конце июня снега в горах остается очень мало, не считая отдель­ ных высокогорных районов. Наоборот, в горах Средней Азии в мае— июне происходит интенсивное таяние основных запасов сезонного снега. К концу мая фронт снеготаяния поднимается здесь до 3500— 3700 м; а к концу июня — до 4000—4200 м.

В качестве примеров эмпирических зависимостей, часто исполь­ зуемых для прогноза расхода воды за июнь Qvi, июль Qvii и август Qvni приведем уравнения регрессии для р. Карадарья у с. Кампыр­ рават (рис.117):

(^ , = 1 1 ,4 - 3 ^ + 3 0 ,

Qvиі=4,5 -рг-+26,

288

где Q ' и Ѳ', Q" и Ѳ", Q"' и Ѳ'"— расход воды и температура воздуха соответственно за 1 апреля-—20 мая, 1 мая — 20 июля и 1 июня — 20 июля.

При наличии данных о запасах воды в снежном покрове в горах

вконце мая, июня и июля исследуются связи между стоком за каж­ дый из этих месяцев и соответствующими величинами запасов воды

вснеге. Например; для р. Кафирниган у с. Даштибет (площадь бас­ сейна 3040 км2, средняя высота 2763 м) была получена зависимость

Qvi = 0,19s + 94, где s — запас воды в снежном покрове на 25 мая по данным снегомерной съемки на станции Анзоб на высоте 3370 м. Интересно, что наибольшая величина этого запаса за мно­ голетний период достигает 1400 мм, а наименьшая снижается до

250 мм.

Для прогноза стока р. Енисея за июнь в створе строящейся ГЭС у с. Шушенского установлена зависимость Q v i = 8000/2' +800, где k ' — модульный коэффициент запаса воды в снежном покрове в бас­ сейне на 25 мая. Заметим, что к концу июня снег в этом бассейне сходит практически полностью.

Снеготаяние в бассейне Енисея до г. Красноярска происходит в основном в мае—июне. Для прогноза июньского стока у (мм) по­ лучена зависимость г/ѵі=4,9 s/Ѳу + 5,3, где s — запас воды в снеж­ ном покрове в бассейне перед началом снеготаяния в миллиметрах, 0у — температура воздуха за май.

В бассейнах некоторых горных рек сток за май и июнь в боль­ шинстве лет сильно зависит не только от запасов сезонного снега в горах, но и от количества осадков за эти месяцы. Так, например, для р. Воротам у с. Эйвазляр (Закавказье) зависимость стока за июнь от запаса воды в снеге перед началом его таяния оказалась недостаточно точной. В то же время зависимость этого стока от того же запаса воды в снеге и количества осадков в июне имеет уже достаточно высокую точность.

В сентябре половодье проходит только на горных реках Сред­ ней Азии, и то не на всех. В этом месяце происходит преимущест­ венно спад расходов воды. Поэтому прогнозы стока на сентябрь обычно даются с помощью зависимостей этого стока от водности реки в конце августа, т. е. даются так же, как и многие прогнозы стока равнинных рек за летние или осенние месяцы (см. гл. VI). Если значительная часть бассейна расположена в зоне вечных сне­ гов, то при составлении прогноза на сентябрь обычно приходится учитывать ожидаемую в этом месяце температуру воздуха.

После рассмотрения методики прогнозов сток за половодье и на месяц методика прогнозов стока на оставшуюся часть периода половодья не требует особых пояснений.

Разработка методики сводится к установлению и оценке точно­ сти зависимостей величины стока за оставшуюся часть периода по­ ловодья от количества снега, сохранившегося в бассейне. Иногда в качестве второй независимой переменной принимается предшест­ вующая водность реки. В бассейнах рек Кавказа и Сибири, на кото­ рых половодье проходит в основном в апреле—июне, накопление