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

определяющих условия развития изучаемого процесса, эти решения иногда приводят к грубым и даже далеким от действительности результатам.

Для того чтобы посредством синтеза элементарных процессов получить достоверные данные о формировании подземного стока, мы должны были бы, учитывая отмеченную резкую изменчивость указанных выше характеристик, организовать широкие определе­ ния параметров и густую сеть водиобалансовых наблюдений. Они должны быть достаточны для получения сведений об изменении всех основных гидравлических, почвенных, гидрогеологических характе­ ристик по всей территории. Ясно, что создание такой густой сети на сколько-нибудь значительных территориях нереально и даже на ограниченных опытных бассейнах проблематично. Таким образом, без разработки принципиально новых методов, дающих возмож­ ность сплошного (а не точечного, как сейчас) измерения характери­ стик природных процессов, нельзя рассчитывать на полное решение поставленной задачи рассматриваемым способом.

Но изложенное ие следует рассматривать как отрицание необ­ ходимости развития анализа и синтеза элементарных процессов. Хотя этот метод пока непосредственно не решает поставленной за­ дачи, его развитие представляется совершенно необходимым для совершенствования теории формирования запасов подземных вод и их стока, развития физического эксперимента для уточнения зако­ номерностей формирования режима вод суши и решения частных идеализированных задач как важных элементов построениия и создания эталонов для проверки приближенных схем ре­ шения.

Второй путь исследования, как отмечалось, заключается в пред­ ставлении бассейна, его русловой сети и прирусловой части как определенной физической динамической системы, реагирующей определенным образом на воздействия внешней среды. При этом измеряемые или определяемые в реках и речных системах значения подземного стока (притока) являются интегральной характеристи­ кой реакции рассматриваемой системы на воздействие. Следова­ тельно, посредством анализа этого стока, уровней подземных вод и соответствующих воздействий внешней среды возникает принципи­ альная возможность суммарного определения тех гидрологических и гидрогеологических характеристик, на получение которых другим путем потребовались бы огромные усилия и средства.

Следует подчеркнуть, что поскольку сток и уровни подземных вод являются интегральной характеристикой водного режима всей территории и мы рассматриваем воздействие внешней среды сум­ марно (например, средние осадки по бассейну), то получаемые интегральные характеристики комплекса природных условий отно­ сятся в целом к бассейну. Поэтому мы не имеем права дифференци­ ровать их по территории. Некоторые возможности дифференциации могут появиться только при введении некоторых дополнительных условий, например путем учета различий реакции бассейна на выпа­ дение осадков в тех или иных его частях, времени добеганмя воды

329

с разных частей бассейна, различий коэффициентов стока по пло­ щади и т. д.

Для выявления вида переходных функций, например от осадков к стоку, естественно, могут быть использованы:

а) некоторые теоретические схемы, полученные на основе реше­ ния указанных выше дифференциальных уравнений для определен­ ных моделей;

б) обобщение результатов численных и физических экспери­ ментов;

в) схематизация явлений стока определенными математиче­ скими моделями, опирающаяся в общем на закономерности этого процесса.

стока (у) р. Березина у г. Борисов. дятся к следующему:

— получение информации о рассматриваемом явлении, соответствующей требуемой точности решения;

—получение информации с заданной точностью о переменных во времени факторах, определяющих размеры изменений данного явления, например информации об осадках, уровнях, стоке и т. д.;

—получение данных, необходимых для уточнения закономерно­ стей изучаемых процессов и проверки их математических моделей.

Подземный сток является одной из немногих гидрологических характеристик, для которых уже в настоящее время можно устано­ вить физические пределы их колебаний, а следовательно, и наметить диапазон его прогнозируемых значений. Так, например, если при неограниченных осадках общий сток будет неограниченно возра­ стать, то максимальная величина подъема уровня подземных вод

ограничена дневной поверхностью. Следовательно, максимально возможная величина притока подземных вод будет соответствовать условиям выхода подземных вод на дневную поверхность.

Г. П. Калинин и М. И. Тютюнцева провели анализ связи величин подземного стока и общего речного по бассейнам рек Европейской территории СССР, считая, что при неограниченном росте общего

330

стока величина подземного стока будет стремиться к своему пре­ дельному значению у п. макс. Рисунок 130 иллюстрирует вид этой за­ висимости на примере одного из бассейнов. Ее аналитическое выра­ жение может быть записано как

Рис. 131. Изолинии значений отношения максимально возможного подземного стока за год к среднему много­ летнему.

подземных вод в реки; с — безразмерный коэффициент, характери­ зующий наклон кривой, являющейся графиком функции, и, по-ви­ димому, отражающий проницаемость почво-грунтов и уклон поверх­ ности и водоносных слоев.

Распределение по Европейской территории СССР величины от­ ношения максимально возможного подземного стока к среднему многолетнему представлено на рис. 131. Как видим, в зоне избыточ­ ного увлажнения отношение невелико— 1,5—2,0, что свидетельст­

331

вует о невозможности значительного увеличения здесь подземного стока. В зоне недостаточного увлажнения величина отношения уве­ личивается до пяти и может быть более, поскольку не были рас­ смотрены южные, наиболее засушливые районы. Следовательно, здесь имеются возможности для значительного искусственного по­ вышения подземного стока на больших территориях.

Что же касается возможного нижнего пределаподземного стока, то он, очевидно, не может понижаться до нуля, так как не­ которая часть его является результатом расходования стабильных, накопленных за геологический период запасов подземных вод.

Некоторое представление о минимально возможном подземном стоке можно получить на основе обобщенных кривых обеспеченно­ сти минимального стока.

к

Рис. 132. Связь модульного коэффициента наименьшего наблюдавшегося суточного модуля стока с коэффици­ ентом вариации годового подземного стока.

На рис. 132 приведена связь минимального суточного стока с коэффициентом вариации подземного стока. Связь получена по материалам многолетних наблюдений на 150 реках различных рай­ онов Европы, Азии, Америки и Африки. Кривая, ограничивающая расположение точек снизу, дает модульный коэффициент подзем­ ного стока, обусловленного расходованием стабильных, накоплен­ ных за геологический период запасов подземных вод.

Среднюю величину коэффициента вариации подземного стока для земного шара в целом можно принять близкой к 0,2. Тогда, со­ гласно рис. 132, среднее значение модульного коэффициента под­ земного стока за счет стабильных геологических запасов подзем­ ных вод будет равно 0,25—0,30. Учтя, что общий подземный сток для земного шара равен 13 000 км3/год, получим величину подзем­ ного стока за счет этих запасов 3000—4000 км3/год.

Прогнозы подземного стока и уровней подземных вод можно подразделить:

332