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
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
(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 Fа — активная площадь в км2.
134