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

происходит непрерывное снижение уровня, так как испарение уже превышает приток воды в море (рис. 126).

Высота подъема уровня Каспия за февраль—июль в основном определяется величиной весеннего стока Волги. Значит, должна су­ ществовать также зависимость, естественно, менее точная, между этой высотой подъема и количеством осадков, выпавших с сентября предыдущего года по март данного. Оказалось, что эта связь линей­ ная и имеет коэффициент корреляции 0,75. Затем рассуждаем сле­ дующим образом. Чем ниже температура воздуха в бассейне Волги в октябре—ноябре и в марте, тем длиннее зима и тем большая частьосадков за сентябрь—март выпадает в виде снега. Известно, чтокоэффициент стока талых вод значительно выше, чем дождевых..

Идалее. Чем ниже температура воздуха в сентябре—октябре, тем

вобщем меньше испарение с поверхности бассейна за эти месяцы: и, следовательно, почва к нача­

0,84. Вероятная ошибка урав­ нения равна всего 3 см. Прогноз максимального годового уровня

Каспия составляется по уравнению (З.Х) в первых числах апреля. Разность минимальных уровней моря в данном году и следую­

при коэффициенте корреляции 0,89.

Пользуясь формулой (4.Х) и прогнозом величины АН, состав­ ленным с помощью формулы (З.Х), и зная минимальный уровень данного года, а также внутригодовой ход уровня (см. рис. 126), можно дать прогноз уровня моря на год с февраля—марта данного года.

Изложенный метод Г. П. Калинина с успехом использовался на практике с 1938 г. до того времени, когда сток Волги и Куры стал регулироваться с помощью созданных на них водохранилищ (Куй­ бышевское, Рыбинское, Мингечаурское и др.).

В результате осуществляемого регулирования стока, прежде

315

всего Волги и Куры, уменьшилась годовая амплитуда колебаний и изменился годовой ход уровня Каспийского моря. Осенью и зимой уровень повысился, а летний максимум стал ниже и сместился почти на месяц, на середину июня. Потребовалось уточнение рассмотрен­ ного метода прогноза.

В настоящее время прогноз уровня Каспия на каждый месяц на год дается на основе уравнения водного баланса моря

где X — слой осадков на поверхность моря; Е — испарение с его по­ верхности; Кпов/П, Кпз/П и ККБГ/Й — соответственно приток речных

и подземных вод и сток в залив Кара-Богаз-Гол; все величины бе­ рутся за месяц и выражены в виде высоты слоя на площадь моря.

воды. Величина КПов берется по диспетчерским графикам сброса воды из водохранилищ, которые составляются после выпуска дол­ госрочного прогноза речного стока за период половодья, а для рек

сестественным водным режимом — по типовому графику хода стока

сучетом его ожидаемой величины за весь период половодья. Вели­ чины X, Ѵпз, Е и ККБГ принимаются равными средним многолетним

х, Ѵпз, Е и ККБГ (за каждый месяц). Но за второе полугодие раз­

ность X — Е определяется с помощью зависимости ее величины от температуры воды в Каспии за май—август и характеристики поля атмосферного давления над Атлантикой и Евразией за апрель— июнь.

§ 2. ПРОГНОЗ УРОВНЯ ПРОТОЧНОГО ОЗЕРА И ВОДОХРАНИЛИЩА

Прогнозы уровня проточных озер несколько осложняются необ­ ходимостью учитывать сток воды из озера. Величина этого стока за­ висит от высоты уровня озера. Чем уровень выше, тем больше рас­ ход воды реки, вытекающей из озера.

Пользуясь уравнением водного баланса (2.Х), можно получить следующее выражение для предвычисления изменения уровня про­ точного озера А Н на Т дней вперед:

А Н = х + Kn°B(+ j ^ - / , ( T 7 ) - £ . (б.Х)

Здесь было учтено, что Q= f(tf) и КСт= Ы # ), где Я — средний уро­

316

Средний уровень за период заблаговременности прогноза Т зави­

рые вычисляют по данным о стоке рек, впадающих в озеро, и по ма­ териалам водомерных наблюдений на озере.

Когда данных по стоку рек недостаточно, приток воды в озеро можно вычислять по выражению

ѵѴ=ѵ„±дяа. (ю.х)

Понятно, для такого расчета необходимо иметь величины стока из озера и кривую Q = f ( H) . Приток воды, вычисляемый по (Ю.Х), равен (Кпов+ Кпз+хП — EQ) и называется полезным притоком.

Для составления прогноза изменения уровня озера с помощью зависимостей вида (9.Х), конечно, надо иметь прогноз величины Клов* Он составляется на основе методов, рассмотренных в предше­ ствующих главах. Заблаговременность прогнозов уровня озер раз­ лична, обычно от нескольких дней до месяца.

Когда на уровень озера существенно влияют осадки и испаре­ ние, прогноз его изменения должен даваться по уравнению (2.Х), используя прогноз погоды; вычисление А Н ведется способом после­ довательных приближений.

Большой практический интерес представляют долгосрочные про­ гнозы максимального весеннего уровня озер. Нередко этот уровень бывает настолько высоким, что озерные воды затапливают при­ брежные населенные пункты и промышленные предприятия, а про-

формулу (9.Х)]. На рис. 127 приведена такая зависимость для Чуд­

осложняется малым числом лет, за которые имеются данные. Чтобы избежать такого затруднения, можно две переменные (у и Я0) све­ сти к одной путем следующего расчета водного баланса озера.

317

Разницу между количеством воды в озере перед началом поло­ водья в данном году и количеством воды при средней отметке пред­ весеннего уровня складываем с весенним притоком воды в озеро, выразив обе величины, естественно, в одних единицах. После этого строим график связи максимального весеннего уровня озера с ве­ личиной, полученной в результате описанного расчета. Например, для Чудско-Псковского озера, вместо двух переменных у и Но, по­ лучаем многолетний ряд величии у ' = у ± А у = у ± 2 2 ,7 (W 0— 5,2) мм; здесь 5,2 (км3) — средняя многолетняя величина начального запаса воды в озере, Wo — начальный запас воды в данном году. Заметим, что зависимость Ямакс —f (y' ) для этого озера близка к линейной и проведение линии связи на графике не вызвало затруднений.

Для долгосрочного прогноза наивысшего весеннего уровня про­ точного озера, естествен­

Рис. 127. Зависимость макси­ мального весеннего уровня Чудско-Псковского озера от ве­ сеннего стока рек Великой, Суур-Эман-ыгн и Череха н пред­ весеннего уровня озера (числа

у линии).

Выше уже говорилось о подходе к расчету колебаний уровня во­ дохранилищ. Чтобы рассчитать ход наполнения водохранилища при заданных графиках расходования его вод на сбросы в нижний бьеф и забора воды из него на хозяйственные нужды, необходимо

срочных и краткосрочных — были рассмотрены в предыдущих главах.

§ 3. ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ОЗЕР ВСЛЕДСТВИЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Вследствие большого строительства водохранилищ, развития орошения и широкого осуществления различных агротехнических мероприятий по задержанию талых вод в отдельных бассейнах мо­ жет значительно измениться режим речного стока. Это в свою оче­ редь может вызвать изменение водного режима озер. Не представ­ ляют исключения в этом отношении Каспийское и Аральское моря. Поэтому колебания их уровней, а также уровней некоторых озер в последующем будут определяться, кроме климатических условий, также размерами и формами хозяйственной деятельности человека.

318

Следовательно, задача предвидения многолетних колебаний уров­ ней и всего водного режима озер должна основываться как на исследованиях многолетних колебаний климата, так и на изуче­ нии изменении речного стока, вызываемых деятельностью че­ ловека.

Проблема предвидения изменений климата является весьма сложной и в настоящее время еще далека от своего решения. По­ этому при оценке климатических условии стока на много лет вперед приходится применять различные весьма приближенные зависимо­ сти. Что касается изменений режима стока, вызываемых хозяйствен­ ной деятельностью человека, то они в значительной степени подда­ ются прямой, хотя и приближенной оценке на основе перспективных планов водохозяйственного строительства. Планы дают возмож­ ность определить количество воды, которое пойдет на пропитыва­ ние ложа каждого создаваемого водохранилища Ѵг, на испарение с их поверхности Ѵз, на орошение VtL, а также определить величину притока или оттока воды за счет переброски стока из других бас­ сейнов или в другие бассейны Ѵъ- Как отмечалось, может изме­ ниться приток воды в реки Ѵв вследствие проведения в их бас­ сейнах некоторых агротехнических мероприятий. Однако расчеты таких изменений пока являются очень приближенными, так как ме­ тодика самих расчетов еще не достаточно разработана. Конечно, имеется возможность точно учесть, какое количество воды Ѵ± может быть израсходовано на заполнение водохранилищ или, наоборот, будет освобождено при сработке их запасов воды. Таким образом, изменение поступления воды в озера А Ѵ выразится уравнением

Уравнение водного баланса озера с учетом хозяйственной дея­

(обозначения прежние).

Пользуясь (13.Х), можно рассчитать изменения уровня озера при различных гидрометеорологических условиях, например при средних многолетних или при условиях, соответствующих периодам низкого или, наоборот, высокого стояния уровня озера и данной ве­ личине ЛКі. Эти расчеты целесообразно вести по относительно ко­ ротким интервалам времени, так как тогда можно учесть измене­ ние площади озера и стока из него в результате непостоянства уровня воды.

Вследствие указанной хозяйственной деятельности человека мо­ жет измениться уровень равновесия озера — уровень, который со­ ответствует средним многолетним значениям притока, осадков, испарения. Он может быть определен по кривой Q = f ( H) , если вы­ числим площадь й, соответствующую средним многолетним зна­ чениям этих составляющих баланса. Поскольку в этих условиях

319