Файл: Большаков, М. Н. Водные ресурсы рек советского Тянь-Шаня и методы их расчета.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 18.10.2024

Просмотров: 108

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ну и Алтаю, Д. Л. Соколовского [165], В. Д. Быкова [43] по Уралу, а также ряд других работ.

Методика составления карт среднего стока, применявшая­ ся в указанных работах, различна. Автор еще в 1950 г. дал критический разбор этих методик и оценку применения карт изолиний как метода расчета среднего стока в неизученных створах рек горных территорий [19]. Затем он неоднократно возвращался к этому вопросу, предлагая унифицировать ме­ тодику, в связи с работой по подготовке серии регио­

нальных моногоафий «Ресурсы поверхностных вод СССР»

[27,

33].

 

В результате критического рассмотрения методик автор

установил, что все методы построения карт изолиний среднего стока горных стран основаны на использовании в качестве основы региональных зависимостей Ma=f ( Hср), а при карти­ ровании Мо допускаются те или иные условности, присущие каждому методу. С этим связаны неизбежные дополнитель­ ные погрешности в определении параметров среднего стока по картам изолиний. Поэтому для расчета параметров среднего стока необходимо рекомендовать унифицированные регио­ нальные зависимости M0= f ( HcР ), или региональные эмпири­ ческие зависимости M0 = f(Hcp, ) совместно с m0 = f(H).

Однако, отдавая безусловное предпочтение унифицирован­ ным расчетным зависимостям MQ= f(HcР ) для определения кормы годового стока в неизученных речных створах (в даль­ нейшем они именуются расчетными), нельзя отрицать значение карт изолиний в первую очередь с точки зрения наглядного графического отображения общих закономерностей распреде­ ления среднего стока на территории. Поэтому автор не явля­ ется сторонником ортодоксальных взглядов, вообще отрицаю­ щих практическое значение карт изолиний стока [149].

Возможность сопоставления карты изолиний стока с дру­ гими региональными картами, характеризующими распреде­ ление физико-географических факторов и элементов водного баланса, в значительной степени облегчает изучение гидроло­ гических особенностей территории и способствует раскрытию региональных закономерностей формирования и распределе­ ния стока. На основе карт нормы годового стока могут быть также построены производные карты коэффициента стока, гидроэнергетических модулей и другие. Карты изолиний могут применяться для предварительных расчетов стока с больших территорий и т. д.

Таким образом, картами изолиний нормы годового стока не следует пренебрегать при гидрологическом изучении гор­ ных территорий и им должно быть отведено соответствующее

70

место среди характеристик нормы годового стока. Однако не­ обходимо предъявить требования к методике построения -этих карт, которая должна обеспечивать наиболее объективное и близкое к реальным условиям отображение на них в опреде­ ленном масштабе распределения нормы стока на территории, так как только при соблюдении этого основного условия они будуть иметь познавательное и расчетное значение.

Вгорных районах высотная поясность является наиболее ярко выраженной и общей закономерностью распределения стока по территории, подавляющей, как правило, все другие. Отсюда вытекает основное требование, которое должно яв­ ляться решающим при оценке того или иного метода построе­ ния карт изолиний для горных территорий: метод должен обеспечивать наиболее близкое к действительности отображе­ ние высотной поясности в распределении стока.

Вусловиях сложного ландшафта горных территорий, где на общий фон ярко выраженной высотной поясности гидроме­ теорологических процессов накладывается влияние ряда дру­

гих физико-географических факторов, -при картировании неизбежно допущение некоторых условностей и осреднений, которые, естественно, должны приводить к соответствующим искажениям в отображении истинной картины явления. Эти условности в той или иной мере пока что неизбежны, так как существующая изученность области формирования стока гор­ ных территорий все еще находится на низком уровне. Очевид­ но также, что чем больше данный метод допускает условно­ стей и осреднений и чем больше они искажают отображение сущности явления, тем менее будет познавательное и практи­ ческое значение этого метода.

Рассматривая с этих позиций известные в настоящее вре­ мя методы построения карт изолиний среднего стока для гор­ ных территорий, можно установить следующее.

Впервые распространился и применяется до настоящего времени метод составления карт изолиний среднего стока гор­ ных территорий, почти без всяких изменений дублирующий обычный метод построения карт изолиний для равнинных тер­ риторий, основанный на принципе географической интерполя­ ции значений интегрального модуля Mq. Разница заключается лишь в том, что для получения дополнительных точек исполь­ зуются зависимости M0=f ( HCp ), которые для верхней и ниж­ ней зон визуально экстраполируются. Вычисленные значения Мр относятся к центрам тяжести соответствующих бассейнов и затем, на основе линейной интерполяции, проводятся через заданный «шаг» изолинии нормы годового стока. Такой метод применен В. В. Шульцем при построении карты изолиний нор-

71

мы годового стока для большей части горной территории Средней Азии, И. С. Соседовым и В. М. Болдыревым — для 'Восточного Казахстана, Н. М. Алюшинской — для Алтая, Его также использовал в своих первых работах по Малому Кав­ казу С. Г. Рустамов.

Этот метод в применении к горным территориям имеет следующие условности:

1) принятие в качестве картируемого параметра интег­ рального модуля стока М0, являющегося осредненной харак­ теристикой удельной водоносности речного бассейна, нивели­ рует резко выраженную в горах высотную поясность в рас­ пределении удельной водоносности;

2)отнесение значений М0 к геометрическим центрам тяже­ сти площадей бассейнов рек, являющееся в известной мере условным даже в применении к равнинной территории, нельзя считать допустимым для горных речных бассейнов, так как при больших градиентах увеличения модулей стока с высотой центр тяжести водности бассейна расположен значительно |Выше геометрического центра тяжести бассейна реки;

3)при проведении изолиний по интерполяции между точ­

ками с вычисленными значениями М0 неизбежно пересечение ими второстепенных водоразделов, что в большинстве случаев вступает в противоречие с понятием высотной поясности;

4) при практическом отсутствии данных по стоку для вы­ соких и низких значений Я Ср проведение изолиний для высо­ когорной и низкогорной зон неизбежно требует более или ме­ нее субъективной экстраполяции зависимостей M0=f (HCp ) и последующей трудоемкой увязки стока.

Указанные условности построения изолиний Л40 настолько искажают на карте распределение стока, что, по сути дела, лишают ее какой-либо наглядности, не говоря уже о том, что она совершенно не сопоставима с картами других элементов водного баланса (осадки, испарение), где картируются зо­ нальные или дифференциальные характеристики этих эле­ ментов.

Здесь уместно отметить, что условность характеристики изменения удельной водоносности при проведении изолиний по значениям модулей Мо, вычисленным для больших речных бассейнов, включающих в себя несколько географических зон, в настоящее время является признанной даже в отноше­ нии равнинной территории. Так, например, К. П. Воскресен­ ский считает, что «для построения карты стока могут быть использованы лишь данные по рекам, сток которых является зональным», т. е. бассейны которых расположены в пределах только одной географической зоны [64]. Такие реки он назы-

Г2

вает средними в отличие от больших рек, формирующихся в пределах нескольких географических зон. Применяя эти кри­ терии к горным рекам, необходимо признать, что все горные реки следует подвести под упомянутое понятие большой реки, так как высотная поясность создает в бассейнах этих рек сме­ ну природных зон в весьма широких диапазонах. Отсюда можно сделать вывод, что картирование интегрального моду­ ля М0 принципиально неприменимо для горных территорий, если исходить из упомянутого выше критерия «больших» и «средних» рек.

Второй метод построения карт изолиний нормы стока для горных территорий предложен Б. Д. Зайковым и впервые при­ менен им в 1946 г. при составлении карты среднего стока для Кавказа [89]. Основное его отличие от первого метода заклю­

чается в том,

что на карте значения М0 относятся не к цент­

рам тяжести площадей бассейнов, а к горизонталям, фор­

мально соответствующим значениям Нср

по зависимости

Мо= /(#ср )■

Тем самым интегральный модуль М0, соответ­

ствующий средневзвешенной высоте Н ср ,

как бы отождест­

вляется зональному модулю т0, соответствующему высотной зоне со средней отметкой Н = Нср. Отсюда видно, что Б. Д. Зайков не делает принципиального различия между за­ висимостями M0=f(Hcp) и m0 = f(H), что является произ­ вольным грубым допущением, находящимся в противоречии с понятием среднего (интегрального) модуля М0 и зонального (дифференциального) модуля т0 и игнорирующим различный

характер зависимостей Mo = f(Hcp ) и m0=f(H).

Критика

предложения Б. Д. Зайкова в работах автора [19, 27,

33] была

поддержана В. Л. Шульцем [203], И. С. Соседовым [173] и др. Тем не менее метод Б. Д. Зайкова, по-видимому, по традиции получил распространение главным образом в работах по Кавказу.

Не повторяя полностью критики метода Б. Д. Зайкова, со­ держащейся в упомянутых выше работах, укажем лишь, что принципиальная разница в понятиях интегрального (Л40) и зонального (то) модулей стока очевидна из выражения (1), не говоря уже о физической сущности этих понятий. Незакон­ ность отождествления зависимостей Mo — f(Hcp ) и mo = f(H) ясна при сравнении вида таких зависимостей, полученных для рек Тянь-Шаня, некоторые из них для примера приведены на рис.'31. Это можно доказать также следующими элементар­ ными математическими выкладками [19].

Имея в виду,

что полная зависимость Mo = f(Hcp), если

рассматривать

изменение Мо в широком диапазоне значений

Н ср (а не отдельные ее отрезки, в большинстве случаев ха-

73

Рис. 31. Сравнение характера зависимостей: 1 — эмпирической зави­ симости M0=f(Hcp ), 2 — зависимости mo=f(H), 3 — расчетной экстраполированной зависимости Mp=f(Hzp ) для некоторых районов Тянь-Шаня: а) район 7, б) район 8, в) район 23 и г) район 24. Номе­ ра районов согласно табл. 7 и рис. 14.

рактерные для таких зависимостей, полученных эмпирически), графически выражается линией двоякой кривизны, можно принять для ее ветвей следующее выражение:

М 0— аНсР,

(2)

где 0<&<1 — для нижней части кривой и b> 1 — для верх­ ней части кривой.

Допуская, по Б. Д. Зайкову, что M0 = in0 и Я'ср

—Н, имеем-

по аналогии с (2):

 

т э= а Я 6,

(3)

74

Но модули Мо и то связаны равенством (1) :

 

i—n

 

»= 1

где Ki=-~,

f, — площадь высотного пояса водосбора реки

со средней

отметкой Ht и F —площадь всего водосбора со

средним модулем М 0.

Средняя взвешенная высота водосбора имеет, как извест­

но, следующее выражение:

 

 

i—n

i=n

 

#сР= у 5 j H lU » или

= S KiH i '

(4>

/= 1

i=l

 

Заменяя в выражении (1) ее левую часть подстановкой зна­ чения Мо из (2) и в правой части — значения т 0 через их вы­ ражение (3), получим:

1 = Я

 

 

.

(5)

Заменяя в левой части этого

равенства значение Яср

через

его выражение из (4), будем иметь

 

i—n

i-=n

 

/= i

/=1

 

или

 

 

...-\-к пН п)*> = (

к хНх + к 2Н 2Ь + • • • + Kn ^ n

)• (7У

Очевидно, что это уравнение превращается в тождество лишь в двух случаях:

1)

при 6 = 0,

т. е. когда mfl = a = const, г. е. когда отсутству­

ет высотная поясность в распределении среднего стока;

2)

при Ъ=\,

т.'е. когда Мй=аНС9, что указывает на изме­

нение модуля Mq с высотой Нср по закону прямой линии.

Смотрите также файлы