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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 18.10.2024

Просмотров: 131

Скачиваний: 0

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

5.М етоды определения коэф ф ициента вариации годового стока в неизученны х створах рек

При слабой климатической изученности горной области формирования стока в настоящее время невозможно получить практически приемлемые методы определения коэффициента вариации годового стока Cv в неизученных створах рек, осно­ ванные на непосредственных связях этого параметра кривой обеспеченности с метеорологическими факторами. В настоя­ щее время представляется ясным, что механизм взаимодейст­ вия этих факторов с колебаниями годового стока горных рек достаточно сложен и что без предварительной разработки тео­ рии этого взаимодействия, даже при наличии исходных дан­ ных, путь получения прямых многофакторных связей затруд­

нителен.

При указанных условиях для определения Cv для данной территории универсальные формулы типа формулы Л. К. Да­ выдова, основанной на рассмотрении изменчивости некоторых элементов водного баланса, малопригодны. Для горных терри­

торий формулы

Д. Л. Соколовского, С. Н. Крицкого и

М. Ф. Менкеля,

Н. Д. Антонова и др.,

где основным аргумен­

том является площадь водосбора, не

дают удовлетворитель­

ных результатов. Неприемлемость этих формул вытекает из того, что влияние величины площади водосбора для горных рек, особенно с ледниково-снеговым питанием, подавляется действием высотной поясности. Лишь для горных рек с малы­

ми значениями Н ср (//ср <2400 м)

введение площади водо­

сбора в качестве второго аргумента,

как показал И. С. Сосе-

дов [171, 175],

может

иногда несколько

повысить точность

определения

Cv. У

рек Средней Азии

также отсутствует

сколько-нибудь тесная связь между Cv и Мо [204], что исклю­ чает применение формул, в которые Мо входит аргументом. К

таким формулам относятся формулы М.

Э. Шевелева,

М. В. Мялковского, Т. Н.

Кочуковой и А. С. Слободзинской,

К. П. Воскресенского и др.

Поэтому наиболее

приемлемым

путем для определения Cv

в неизученных створах горных рек

остается пока отыскание

связей между Cv и параметрами,

косвенно характеризующими многолетние колебания метеоро­ логических факторов, влияющих в первую очередь на измен­ чивость годового стока.

Огромное влияние на процессы стока в горных условиях оказывает высотное положение водосбора, так как вертикаль­ ная поясность определяет вполне закономерное изменение климата и ландшафта в горах, определяющих условия форми-

9*330 5

129


ррвания стока. Поэтому для горных территорий широкое рас­ пространение получили региональные связи коэффициента ва­ риации годового стока со средневзвешенной высотой, являю­ щейся характеристикой относительного распределения площа­ ди бассейна по высотным зонам. Такие зависимости впервые были выявлены Б. Д. Байковым для Кавказа и В. Л. Шульцем для Средней Азии и затем получили распространение в ряде других работ по горным территориям. Общий вид этих зави­ симостей, как правило, характеризует уменьшение Cv с уве­ личением Я ср. В. Л. Шульц объясняет это уменьшением с вы­

сотой изменчивости водности (т. е. запасов воды) снежного покрова к началу снеготаяния, снижением роли испарения в водном балансе водосбора и увеличением распространения вечных снегов и ледников [207].

Выведенная В. Л. Шульцем для всех рек Средней Азии в пределах горной области (без Туркменской ССР) зависимость Cv от # ср имеет следующий общий вид:

ср

где Я ср выражено в метрах и £ — коэффициент, среднее зна­ чение которого округленно равно 2300.

Для уточнения расчетов автор формулы дифференцирует значения параметра £ следующим образом:

а)

'для юга Средней Азии (бассейн Пянджа, Вахша, Ка-

фйрнигана, Сурхандарьи, Кашкадарьи и Зеравшана) £ = 2250;

б)

" для центра Средней Азии (реки Ферганской котловины,

бассейны рек Нарын, Ахангаран,

Чирчик и Келес) £ = 2600;

в)

для севера Средней Азии

(бассейны рек Арысь, Талас,

Чу, Или, оз. Иссык-Куль и рек хр. Каратау) £ = 2100.

Таким образом, для Тянь-Шаня следует брать значения £ по пунктам «б» и «в», включающим бассейны рек этой тер­ ритории;

В. Л. Шульц рекомендует применять формулы в следую­ щих границах значений Н ср [180]:

а) для юга Средней Азии при Яср = 1500—4000 м; б) для центра Средней Азии при Яср = 1500—4000 м; в) для севера Средней Азии при Я ср = 2000—4000 м.

Для рек, имеющих водосборы, средняя взвешенная высота которых превышает 4000 м, при грубых подсчетах рекоменду­ ется принимать = 0,10—0,15.

Определение С^по формуле или по карте изолиний Cv сле­ дует ограничивать водосборами с площадями F^IOO км2.


Дифференциацией значений параметра Е В. Л. Шульц в какой-то степени учитывал региональные физико-географиче­ ские особенности и в первую очередь неодинаковые условия ■общего увлажнения обширной территории Средней Азии, для

которой была выведена формула.

Имея в виду, что в горных странах увлажненность отдель­ ных элементов территории зависит не только от общих синоп­ тических условий, но и от степени доступности их влажным воздушным .массам и от ориентации склонов отдельных гор­ ных хребтов к направлению перемещения этих масс, автором £ 1 9 4 7 —1950 гг. была сделана попытка учесть эти обстоятель­

ства путем Быявления локальных

зависимостей Cv —f ( Нср)

для территории Киргизской ССР.

Существенного уточнения,

однако, это не дало при снижении

достоверности отдельных

связей.

Зависимости Cv = f ( H cp) отражают высотную поясность

факторов, влияющих на изменчивость годового стока и не по­ казывают, естественно, влияние на Cv азональных факторов. К ним в первую очередь следует отнести геологические и гео­ морфологические, которые, как известно, могут усиливать водообмен между поверхностными и подземными водами и в

ту или иную сторону влиять на изменчивость

годового стока

рек. Поскольку

это влияние проявляется в первую очередь

на внутригодовой

зарегулированности стока,

при отсутствии

достаточных конкретных данных об особенностях геологиче­ ского строения речных бассейнов, регулирующее влияние гео­ логических факторов (как, впрочем, и других физико-геогра­ фических) может косвенно учитываться показателями внутри­ годовой зарегулированности стока. Известно, что в горных странах, имеющих широкое распространение карстовых явле­ ний или лавовых образований, выявляется связь Cv с показа­ телями внутригодовой зарегулированности стока. Исследова­ ния А. Н. Важнова показали даже, что такая связь для рек Армении является более тесной, чем связь Cv с Н ср, причем в

качестве показателя зарегулированности рек принималось отношение среднего многолетнего месячного минимума расхо­ дов воды к среднему годовому расходу [4 7 , 4 9 , 50].

Выше говорилось, что на территории Средней Азии и ТяньШаня карстовые образования, не говоря уже о породах вулка­ нического происхождения, не имеют широкого распростране­ ния, тем не менее отдельные реки Тянь-Шаня характеризуют­ ся повышенной внутригодовой зарегулированностью стока. Хаковы, например, реки Атбаши, Ходжабакирган, Кочкор, Чу

131


132

(с. Кочкорка), Актерек, Аксай, Колба и др., в бассейнах кото­ рых есть значительные межгорные впадины, заполненные рых­ лыми отложениями, аккумулирующие речной сток. В бассей­ нах рек Шахимардан, Коксу (Курбанькуль), Кутурга значи­ тельно распространены известняки с явлениями карста, что также способствует большому внутригодовому перераспреде­

лению стока.

В. Л. Шульц и Н. К- Лукина [212], исследовав тесноту свя­ зей Cv с разными показателями зарегулированное™ стока у рек бассейна Аму-Дарьи, установили, однако, что увеличение этой зарегулированности не уменьшает размаха колебаний годового стока, характеризуемого Cv. Отсюда авторы сделали вывод, что выравнивание стока в основном ограничивается сезонной регулировкой и незначительно сказывается на много­ летнем регулировании, которое влияет на размах колебаний годового стока, и что, следовательно, между поверхностным и подземным стоком происходит быстрый (в пределах года) обмен.

Таким образом, уточнять общую зависимость Cv =f (Hcp )

введением такого дополнительного аргумента, как показатель внутригодовой зарегулированности стока, по-видимому, неце­ лесообразно. Однако, рассматривая формулу В. Л. Шульца с точки зрения установленных выше (§ 3) особенностей в коле­ баниях годового стока рек Средней Азии разного типа пита­ ния, необходимо в первую очередь добавить к числу факторов,

которыми В. Л. Шульц

объясняет уменьшение Cv с Н ср. еще

один весьма важный

фактор — отсутствие синхронности и

тенденцию к асинхронности в многолетних колебаниях талых вод А и талых вод Б. Учитывая выводы § 3, следует иметь в виду, что этот фактор, влияние которого наиболее ярко прояв­ ляется у рек с примерно равным питанием за счет талых вод А и Б, определяет именно у этих рек наиболее низкую измен­ чивость стока. По мере относительного увеличения в питании стока рек талых вод Б компенсирующее влияние колебаний

стока талых вод А и Б уменьшается и, следовательно,

измен­

чивость стока увеличивается.

 

Таким образом, теоретически зависимость Сv= /(Я ср )

должна иметь при некоторых значениях # ср минимум,

а при

дальнейшем увеличении Я ср— восходящую ветвь (рис.41, 42).

Отсюда нужно сделать

вывод, что

применение формулы

Е

которая

характеризует кривую с

В. Л. Шульца Cv=

Я 1’*8

ср


Рис. 42. Общий вид зависимости коэффициента вариации годового

.стока Су от средней взвешенной высоты водосборов # с для Север­

ного Тянь-Шаня: / — реки бассейнов Чу, Талас и оз. Иссык-Куль; 2 — р. Лянгар, 3 — р. М. Алматинка.

правой ветвью, асимптотически приближающейся к оси Яср,

должно быть ограничено определенным максимальным значе­ нием Н ср. По нашему мнению, такое предельное значение Я ср

должно быть около 3200—3600 м, т. е. несколько меньше, чем рекомендует В. Л. Шульц (3800—4000 м). Применение форму­ лы без этого ограничения будет давать при Я ср >3200—3400 м

десколько заниженные значения Cv , что не будет идти «в за­

пас прочности» при водохозяйственных расчетах.

Е

Целесообразность уточнения вида зависимости С v = —j-yg-

Н

ср

для рек бассейна Аму-Дарьи была установлена В. Л. Шуль­ цем и Н. К. Лукиной при обобщении последних данных по стоку рек этого бассейна [212]. Установлено, что при -Wcp >,3000м связь между Cv и Я ср по существу не выраже­

133

на, вследствие чего авторы сочли возможным для значений

Нср >3000 м провести

параллельно оси Яср правую ветвь

зависимости Cv = /('Я ср)

при постоянном среднем значении

Cv =0,17. По нашему мнению, теоретически более правильно было бы провести правую ветвь этой зависимости по восходя­ щей кривой от значения Cv =0,15 при # ср =3400 м до значе­

ния Cv =0,20 при Я ср =4600 м. Восходящая ветвь лучше соот­

ветствует также

эмпирическим

точкам значений Cv при

Нср >3000 .и.

как упоминалось выше,

не рекомендует так­

В. Л. Шульц,

же применять

формулу ( 1 1 )

для

рек со значениями

/ / ср <1500 м, для которых она дает сильно завышенные вели­

чины Cv . Однако на территории Тянь-Шаня

имеются реки,

характеризующиеся Я ср <Г500 м. К ним, в частности,

отно­

сятся почти все реки, формирующиеся на склонах хр.

Кара-

тау, Чу-Илийских гор и других сравнительно

низких горных

хребтов, лишенных оледенения.

 

побу­

Указанные ограничения в применении формулы (П)

дили Е. В. Петряшову и автора при обобщении последних мно­ голетних данных по изменчивости годового стока рек ТяньШаня вместо одной общей для данной территории зависимо­ сти ввести ее дифференциацию [38, 40, 143]. Для рек с низкорасположенными водосборами без оледенения и со снеговым и снегово-дождевым питанием, т. е. характеризующихся пока­

зателями типа питания 6<0,4,

были выявлены две зависимо­

сти Су от Я ср:

 

 

 

9,6

 

 

для бассейна Сыр-Дарьи Cv =

,

(12)

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

ср

 

 

для Северного Тянь-Шаня Cv

 

0,6

 

(!3>

 

Я 0,61

 

 

 

 

 

 

ср

 

 

Графическая

интерпретация этих зависимостей

показана,

на рис.

43.

 

стока

которых

принимают участие

Для рек, в питанини

талые воды вечных снегов и ледников,

имеющих показатели

типа

питания

б>0,4',

была-

 

предложена в.

качестве

основного аргумента зависимости для определения Cv отно-

F

сительная величина активной площади бассейнов рек /С=—7 -,

Г

где F — общая площадь водосбора и — активная площадь в км2.

134