О методике расчета водного баланса горных водосборов.pdf Основными проблемами расчета водного балансагорных водосборов являются крайне редкая сеть на-блюдений и ограниченная репрезентативность исход-ных данных. В основу предлагаемой методики поло-жена идея гидрологического контроля атмосферныхосадков, предложенная для Алтая М.В. Троновым [5]и реализованная методом гидролого-климатическихрасчетов (ГКР) B.C. Мезенцева [2]. Этапы разработ-ки методики:1. Для исследуемой горной территории по даннымметеопунктов по традиционной для метода ГКР схе-ме были рассчитаны годовые суммы максимальновозможного испарения Zm и определен вид зависи-мости Zm от высоты местности Н. Величины Zmхорошо контролируются значениями радиационногобаланса и (весьма ограниченными) данными водныхиспарителей. Для гор Алтая получена зависимость:Zmu = 800 - 0,15 Н - AZm, (1)вде AZm - затраты тепла на таяние снега и мерзлоты, мм.Поправка на таяние AZm рассчитывалась по фор-муле, предложенной С.П. Никитиным [3]:Mm = ^ ( s C H + H n p W m v ) , (2)где - удельная теплота плавления льда; Lu - удель-ная теплота испарения воды; Sc - запас воды в снеж-ном покрове, мм; Н - глубина промерзания почво-грунта, м; Wm- наименьшая влагоемкость метровогослоя почвогрунта, мм/м; V- относительная влажностьгочвогрунта в долях наименьшей влагоемкости.2. По данным о норме стока исследуемая террито-рия была районирована по зависимости Y ог сред-ней высоты водосбора. Для анализа и построения за-висимостей были учтены также и «вложенные» водо-сборы, для которых норма стока и средняя высотаопределялись по известной формуле средневзвешен-ного. На Алтае для анализа были использованы гид-рологические данные по 86 створам и 45 межствор-ным (вложенным) водосборным участкам. Всего вАлтайском крае было выделено 12 региональных за-висимостей нормы стока от средней высоты водосбо-ра. Границы выделенных районов, как правило, со-впадают с горными хребтами и водоразделами.3. Расчет годовой нормы осадков КХ производил-ся по итерационному уравнению:KX=Y+ Zmu[\ + СKX/ZmuY") , (3)где п - параметр, учитывающий факторы подстилаю-щей поверхности.Значения параметра п ориентировочно можно по-лучить по зависимости:где^- залесенность водосбора, %; i - средневзвешен-ный уклон водосбора, %0.Анализ степени влияния неточности назначенияпараметра п на результаты расчетов суммарного ис-парения и стока показал, что для хорошо увлажнен-ных горных водосборов Алтая неточности параметрап до ±25% приводят к погрешностям расчета Z и Yлишь в 2-7%.Расчеты, выполненные для Алтая, показали, чтогорные водосборы увлажнены в значительно большейстепени, чем можно судить по данным метеопунктов,расположенных на небольших высотах на дне речныхдолин. Так, в бассейне р. Аргут в среднем по водо-сбору рассчитанные осадки составили 790 мм, на Ка-тунском хребте - до 1920 мм, на Коргонсиом - 1290-1620 мм. Причем, измеренные в метеопункгах сум-мы осадков также вписываются в районные зависи-мости КХ от средней высоты водосборов, уточняя ихв нижней части графиков [4].Значительные отклонения отдельных точек от рай-онной зависимости могут свидетельствовать о дей-ствии каких-то местных факторов, например, карста,как получилось в низовьях р. Чарыш [1].4. Величины нормы суммарного испарения z оп-ределялись по разности рассчитанных осадков и изме-ренного стока. Анализ построенных графиков зависи-мости Z от средней высоты водосборов Я для расчет-ных районов показал, что с ростом высоты и увлажнен-ности суммарное испарение 2 увеличивается до техпор, пока не начинает лимитироваться максимальновозможным испарением Zm, убывающим с высотой.В шести районах максимум Z получен на высоте500-600 м, для трех районов - на высоте 1400-1500 м,для одного района - на отметке около 2800 м.В зависимости от соотношения ресурсов влаги итепла и от особенностей подстилающей поверхностигодовая величина суммарного испарения изменяетсяна Алтае от 123-280 мм в Чуйской котловине до 600-680 мм в предгорьях, достаточно обеспеченных вла-гой и теплом.5. Были также рассчитаны относительные характе-ристики тепловлагообеспеченности: KX/Zm - ко-эффициент увлажнения; |Зг = Z/Zm - относительноеиспарение; r| = Y/KX- коэффициент стока. Дня нихтакже были построены графики зависимости от сред-ней высоты водосборов для тех же расчетных районов.Коэффициент увлажнения почти повсеместнобольше единицы, что свидетельствует об общем вы-соком увлажнении водосборов. Лишь в горных сте-пях и в равнинной части Алтая на высотах менее 400 мвеличина Рг меньше единицы.Относительное суммарное испарение Р2 на Алтаеизменяется от 0,50-0,65 в верховьях р. Чуй до 0,95-0,99 в пригребневой зоне хребтов Центрального Ал-тая, на склонах Коргонского хребта и в северной час-ти бассейна Телецкого озера.О том, насколько правильно рассчитаны годовыевеличины осадков, можно судить по величинам коэф-фициента годового стока r| = Y/KX. Он изменяется от0,20-0,30 для предгорных и низкогорных водосборов,до 0,40-0,50 для среднегорных и до 0,6-0,83 - длявысокогорных бассейнов. Наибольшие значения ко-эффициентов стока 0,75-0,83 получены для водосбо-ров ледниковых рек.Расчеты воднобалансовых характеристик, выпол-ненные для условий метеопунктов по традиционнойдля метода ГКР схеме, хорошо согласуются с расче-тами по вышеизложенной методике, что позволяетболее уверенно охарактеризовать тепловлагообеспе-ченность не только в условиях речных долин, но и вцелом по водосборам торных рек.Результаты исследований показали, что косвенноеопределение воднобалансовых элементов возможнона основе уравнения (3) по измеренному гидромет-рическому стоку с учетом особенностей подстилаю-щей поверхности (параметр и), а также тесной связимаксимально возможного испарения Zm с высотой ме-стности. Районирование территории Алтая по харак-теру связи стока с высотой местности, а также резуль-таты расчетов элементов водного баланса водосбо-ров по уравнению (3) дают достаточно полное и яс-ное представление о нормах водно-балансовых эле-ментов и о закономерностях их пространственногораспределения. При этом значения элементов водно-го баланса, рассчитанные по методу ГКР для усло-вий метсопунктов, хорошо вписываются в высотныезависимости и уточняют их в нижней части.Данная методика может послужить основой дляисследования водного баланса малоизученных горныхводосборов. Разумеется, данная методика не захваты-вает верхние части водосборов (приводораздельные).Здесь, безусловно, основными методами исследова-ния являются маршрутные снегосъемки, у-съемка ит.д. Комплексное применение нескольких подходов дляразличных высотных зон водосборов горных рек по-зволит существенно уточнить величины воднобалан-совых составляющих для водосборов в целом.

Скачать электронную версию публикации