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

Рис. 36. Изменение коэф­ фициента вариации сумм положительных темпера­ тур воздуха Cv с высо­ той местности Н.

особенность подтверждается также результатами наблюдений в экспериментальном бассейне р. Чон-Кызылсу: коэффициент вариации годовых сумм положительных температур воздуха увеличивается с высотой от 0,04 до 0,20, при значениях коэф­ фициента вариации сумм годовых осадков в пределах

0,10—0,20 (рис. 37).

Следует отметить, что величина годового стока талых вод вечных снегов и ледников и его изменчивость в первую оче­ редь должны коррелироваться с суммами температур второй

Рис. 37. Изменение коэф­ фициентов вариации сумм положительных темпера­ тур воздуха Cv с высотой местности в эксперимен­ тальном бассейне р. ЧонКызылсу. 1 — сумм поло­ жительных температур за теплый период; 2 — сумм положительных темпера­ тур за март—июнь; 3 — сумм положительных тем­ ператур за июль—сен­

тябрь.

И?

половины лета (июль—сентябрь), а не с общей суммой поло­ жительных температур теплого периода. Однако, как показа­ ли сравнительные расчеты, коэффициенты вариации сумм по­ ложительных температур за весь теплый период и за вторую половину лета практически не отличаются по величине и по характеру изменения с высотой (рис. 37).

Таким образом, следует считать, что основным факто­ ром, определяющим малую изменчивость годового стока рек ледниково-снегового питания, является не столько меньшая многолетняя изменчивость теплового баланса по сравнению с изменчивостью атмосферных осадков, как считалось раньше, а именно отсутствие синхронности и тенденция к асинхронно­ сти многолетних колебаний этих климатических факторов. Не­ смотря на то, что это явление, определяясь сложным взаимо­ действием многих малоизученных факторов, не получило пока достаточно обоснованного научного объяснения, оно должно учитываться при изучении многолетних колебаний годового стока рек Средней Азии как один из существенных факторов, определяющих их особенности, связанные с разными условия­ ми питания.

Установленные выше особенности многолетних колебаний годовых сумм атмосферных осадков и годовых сумм положи­ тельных температур воздуха можно по аналогии отнести соот­ ветственно к колебаниям талых вод А и Б, на которые в прин­ ципе можно подразделить талые воды, являющиеся источни­ ком питания рек Средней Азии и в частности рек Тянь-Шаня.

Известные методические приемы не позволяют пока выде­ лить составляющие стока с достаточной точностью и исследо­ вания свойств таких искусственно выделенных элементов сто­ ка не дают поэтому, как показал В. Л. Шульц, надежных ре­ зультатов [201]. Поэтому упомянутую аналогию, если подхо­ дить строго, можно считать основанной в значительной мере на теоретических соображениях. Тем не менее с достаточ­ ным приближением к истине аналогия в многолетних колеба­ ниях талых вод А и сумм осадков подтверждается приведен­ ными ниже примерами тесных связей колебаний годового сто­ ка или стока половодья рек снегового питания с осадками (табл. 14). Подтверждение аналогии в колебаниях талых вод Б и сумм положительных температур дают некоторые экспе­ риментальные наблюдения. Так, например, эту аналогию хо­ рошо иллюстрируют результаты наблюдений Н. Н. Пальгова [139] за таянием Центрального Туюкского ледника в бассейне р. М. Алматинка в Заилийском Алатау. Они показывают до­ вольно четкую связь годовых объемов воды от стаявшего

льда и сумм положительных температур воздуха за период таяния.

Таким образом, аналогию между колебаниями сумм осад­ ков и стоком талых вод А, а также между суммами положи­ тельных температур воздуха и талыми водами Б можно счи­ тать обоснованной не только теоретически, но и практически. Из этого следует вывод, что установленные особенности в многолетних колебаниях годовых сумм осадков и положитель­ ных температур воздуха можно с достаточным основанием отнести, соответственно, к колебаниям талых вод сезонных снегов и талых вод вечных снегов и ледников.

Следует, однако, отметить, что указанную аналогию можно считать достаточно доказанной лишь в качественном отноше­ нии, т. е. в хронологической последовательности отклонений сравниваемых величин от нормы. Что касается аналогии в от­ носительной амплитуде этих колебаний, сопоставляемой обыч­ но по значениям коэффициентов вариации, то ее доказать зна­ чительно труднее, без предварительного выделения из общего годового стока талых вод А и Б и сопоставления вычисленных для этих составляющих стока коэффициентов вариации с та­ кими же коэффициентами вариации метеорологических факто­ ров. Такое выделение талых вод А и Б, как уже говорилось, в настоящее время практически невозможно.

Необходимо также учитывать указание В. Л. Шульца, что колебания стока талых вод А обусловливаются в основном ко­ лебаниями не всей годовой суммы осадков, а только части ее, аккумулированной в твердом виде, так как коэффициент сто­ ка талых вод во много раз превышает коэффициент стока жидких осадков, [207]. Поэтому, несмотря на то, что коэффи­ циент вариации (Cv ) осадков, как показывают подсчеты, практически не зависит от высоты, колебания талых вод А должны уменьшаться с высотой, так как они в первую очередь определяются изменчивостью не всех осадков, а колебаниями водности сезонного снегового покрова к началу снеготаяния, которые значительно уменьшаются с высотой [207]. Отсюда понятно, что только в высокогорной зоне изменчивость талых вод А и талых вод Б может иметь примерно одинаковую вели­ чину (Cv), а если рассматривать всю область формирования стока реки, то суммарный годовой сток талых вод А дол­ жен отличаться большей многолетней изменчивостью, чем талых вод Б. На практике это подтверждается большими зна­ чениями коэффициентов вариации годового стока рек с низ­ кими водосборами, не имеющими оледенения. Примерами мо­ гут служить реки, формирующиеся на склонах невысокого

ш:

хр. Каратау, а также Чу-Илийских гор (см. приложение 1). Между величинами изменчивости талых вод Б и сумм по­ ложительных температур воздуха в высокогорной зоне суще­ ствует довольно хорошая аналогия и коэффициенты вариации их близки по величине. Так, по наблюдениям В. И. Михайло­ вой в экспериментальном бассейне р. Чон-Кызылсу коэффи­ циенты вариации стока талых вод ледника Карабаткак и сумм положительных температур воздуха на языке ледника за пе­ риод 1949—1965 гг. соответственно оказались равными 0,30 и

0,36 [133].

3. Особенности колебаний годового стока рек разного типа питания

Процесс изменчивости годового стока рек принадлежит к числу весьма сложных явлений природы. Сток формируется в результате взаимодействия изменчивых во времени и прост­ ранстве метеорологических условий и разнообразных свойств поверхности бассейна, не говоря уже о факторах космического порядка. Поэтому при существующей крайне недостаточной изученности всех этих факторов и механизма их взаимодейст­ вия приходится при исследовании явления изменчивости сто­ ка схематизировать этот процесс и ограничиваться рассмотре­ нием влияния на него лишь главных факторов, к которым, как известно, относятся климатические. Именно последними определяются в основном колебания талых вод, являющихся главным источником питания стока рек Средней Азии. По­ скольку же подземное питание рек также в значительной ме­ ре связано с просачиванием талых, преимущественно снего­ вых вод, а дождевое питание невелико, то можно полагать, что многолетние колебания годового стока рек Средней Азии, в том числе рек Тянь-Шаня, определяются главным образом колебаниями талых вод [202].

Выше (§ 2) были рассмотрены основные особенности мно­ голетних колебаний главных метеорологических факторов, определяющих соответствующие отличия в аналогичных коле­ баниях талых вод А и Б, и, в частности, установлена тенден­ ция к асинхронности этих колебаний. Проявление этих осо­ бенностей в многолетних колебаниях годового стока рек, есте­ ственно, зависит от относительного участия в нем указанных составляющих талых вод, которое приближенно может харак­ теризоваться показателем б. Так как в условиях горного ТяньШаня процесс таяния сезонных снегов проходит в основном с марта по июнь, а процесс таяния вечных снегов и ледников —

1 1 5

в июле—сентябре, то это и определяет возможность приня­ тия параметра б в качестве приближенного показателя отно­ сительного участия в стоке рек талых вод А и Б. В то же вре­ мя это удобно с точки зрения увязки анализа колебаний стока с принятой в настоящее время классификацией рек Средней Азии по типам питания.

Логично предполагать, что у рек с малыми значениями по­ казателя 6, т. е. с преобладанием в питании их стока талых вод А, в хронологической последовательности многолетнего годового стока будет наблюдаться аналогия с изменчивостью годовых сумм осадков. Наоборот, у рек с высокими значения­ ми 6, т. е. с преобладанием в питании их стока талых вод Б„ следует ожидать аналогии с изменчивостью сумм положитель­ ных температур. Эта гипотеза, высказанная впервые Э. М. Ольдекопом, как упоминалось выше (§1), была еще в 1950 г. подтверждена автором на примере 17 рек разного типа питания [23]. В дальнейшем она была подтверждена Е. В. Петряшовой и автором с привлечением данных по боль­ шему числу рек с более длинными рядами наблюдений [38, 40]. На основе этих последних работ составлена табл. 14, где ис­ пользованы данные по 32 рекам Тянь-Шаня и по 10 репрезен­ тативным метеорологическим станциям. Реки в табл. 14 распо­ ложены в порядке возрастания показателя б в пределах от 0,16 до 3,8 и характеризуют весь диапазон типов питания рек Средней Азии, кроме рек грунтового питания, относящихся к области рассеивания стока. Годовые суммы осадков и сток вычислялись за гидрологический год (с 1 октября), что, надо полагать, несколько снизило тесноту полученных связей годо­ вого стока с осадками у рек с низкорасположенными водо­ сборами. Метеорологические данные брались по метеостан­ циям, расположенным в пределах бассейнов рек или вблизи них. При этом, руководствуясь тем, что у рек ледниково-сне­ гового питания сток образуется в основном в высокогорной зоне, для характеристики метеорологических условий в обла­ сти формирования стока этих рек принимались данные преи­ мущественно высокогорных метеорологических станций.

Рассматривая в зависимости от показателя типа питания б тесноту связей годового стока рек с суммой осадков (гух) и с суммой положительных температур воздуха (ryt), можно установить, что значения коэффициентов корреляции годового стока с суммами осадков (табл. 14, графа 6) характеризуются следующими изменениями.

У рек с показателями типа питания б<0,7—1,0 т. е. с явным преобладанием снегового питания, значения коэффициентов

116

Таблица i4

Коэффициенты корреляции между годовым стоком воды й суммой осадков и положительных температур воздуха для некоторых характерных по типу питания рек Тянь-Шаня

годовых сумм осадков