4.3. Влияние факторов подстилающей поверхности

На общем фоне воздействия климатических факторов на форми­рование стока и его величину проявляется влияние неклиматиче­ских факторов, которое заметно усиливается с уменьшением разме ров бассейна и периода, за который рассматривается это влияние.

К факторам подстилающей поверхности относятся рельеф, поч­венный покров, геологическое строение бассейна реки, наличие рас­тительности, болот и озер.

Рельеф речных бассейнов определяется совокупностью форм земной поверхности, высотным их расположением, степенью рас­члененности и изрезанности, крутизной и экспозицией склонов, ук­лонами водных потоков. Влияние рельефа поверхности водосбора на сток проявляется различно. Наличие крупных форм рельефа способствует увеличению скорости стекания воды по поверхности водосбора, а при больших уклонах интенсифицируется развитие гидрографической сети. В то же время плоский, равнинный рельеф способствует увеличению водоудерживающей способности бассей­на. При одинаковых прочих условиях фильтрация больше в рав­нинных бассейнах по сравнению с горными. В общем случае непо­средственное влияние рельефа (уклонов и длины склонов) на реч-

102

ной сток ощутимо при малых площадях водосборов, нивелируясь при их увеличении.

Значительно большее влияние оказывает рельеф на отдельные элементы водного баланса речных бассейнов: осадки, инфильтра­цию влаги в почвогрунты и испарение. Особенно ярко это влияние выражено в горах, где с высотой местности увеличивается годовая сумма осадков, снижается температура воздуха, что вызывает уменьшение испарения и соответственно увеличение стока.

Вертикальная зональность климатических факторов обусловли­вает вертикальную зональность стока. С высотой возрастает доля твердых осадков, что приводит к увеличению стока.

В речных бассейнах горных районов рельеф способствует пере­распределению твердых осадков. В горных котловинах, глубоких ущельях, у подножья склонов в результате схода снежных лавин и перемещения снегового покрова ветром скапливаются большие мас­сы снега, которые при таянии в летний период служат источником питания горных рек.

На равнинных территориях ветер также сносит снег с открытых мест в понижения рельефа (балки, овраги и речные долины). Тая­ние аккумулированных снежных запасов приводит к увеличению поверхностного стока в период весеннего половодья.

В речных бассейнах равнинных территорий засушливых и полу­пустынных районов с редкой гидрографической сетью значитель­ные площади (20...50% и более) занимают бессточные пространст­ва и бессточные озера. Осадки, выпадающие на их поверхность, полностью расходуются на испарение и питание подземных вод, за­легающих ниже русл и не принимающих участия в питании рек. Размеры бессточных площадей сокращаются в многоводные годы и возрастают в маловодные. При расчетах характеристик стока бессточные площади следовало бы исключить из водосборных площадей, но определение этих площадей практически не пред­ставляется возможным.

Влияние почвенного покрова речного бассейна на сток зависит от водопропускных и водоудерживающих свойств почв, которые оп­ределяют процессы фильтрации и испарения воды, поступающей на водосбор в виде осадков. При изучении влияния почв прежде всего исследуют физико-механические и физико-химические характери­стики почв, их структуру и характер сельскохозяйственной обработ­ки. При относительно высокой инфильтрационной и слабой водо-УДерживающей способности большая часть осадков просачивается через почвогрунты, достигает уровня грунтовых вод, способствуя увеличению их запасов. В этом случае поверхностный сток умень­шается, испарение мало, но внутригодовое распределение стока бу-Дет более равномерным в результате увеличения стока в меженный период. При малой инфильтрационной и высокой удерживающей способности почвы выпавшие атмосферные осадки почти полностью стекают по поверхности, увеличивая поверхностный сток, но запа­сы подземных вод в этом случае не восполняются. Из физико-хими-

103

ческих свойств почвы важную роль играет наличие коллоидов в их составе. В верхнем слое почвы, где развита корневая система рас­тений и происходят бактериологические процессы, часть пор запол­нена коллоидами (студенистыми веществами органического проис­хождения), которые при поглощении воды набухают, тем самым уменьшая фильтрующую способность почвенного слоя. Структур­ные почвы * легко впитывают воду, обладают высокой водоудержи-вающей способностью. Бесструктурные почвы впитывают неболь­шое количество воды, увеличивая поверхностный сток.

Разница среднегодовых значений испарения и стока для зам­кнутых бассейнов при разных категориях почв (например, песча­ных и глинистых) будет отличаться не более чем на 10...20%. Во­досборы с большой площадью (несколько десятков квадратных ки­лометров) имеют неоднородные почвы, поэтому влияние почв на величину стока для крупных бассейнов не очень велико. Особенно­сти почв имеют решающее значение, иногда большее, чем клима­тические факторы, при формировании стока временных водотоков и малых речных бассейнов.

Геологическое строение речного бассейна оказывает значитель­ное влияние на величину поверхностного стока и грунтового пита­ния реки, определяя условия накопления и расходования подзем­ных вод. Наиболее важными факторами формирования стока явля­ются литологический состав пород, характер их залегания и глуби­на водоупоров. Наличие мощных слоев хорошо водопроницаемых рыхлых или трещиноватых пород, являющихся аккумуляторами влаги, обусловливает более равномерный сток и увеличение грунто­вого питания, особенно заметное в межень. В областях распро­странения закарстованных горных пород поверхностный сток обыч­но отсутствует. Атмосферные осадки, поглощенные карстовыми во­ронками и просочившиеся в трещины, существенно увеличивают за­пасы подземных вод, способствуя зарегулированности стока.

Геологическим фактором считают также и глубину эрозионного вреза русла реки, которая обычно возрастает с увеличением пло­щади речного бассейна. Углубление эрозионного вреза повышает вероятность прорезания большого числа горизонтов подземных вод и усиления подземного питания реки.

Непосредственное влияние растительности на сток сравнитель­но невелико. Растительный покров, увеличивая шероховатость зем­ной поверхности, создает условия для лучшего просачивания воды в почву.

В значительно большей мере влияние растительности, особенно леса, выражается в изменении климатических факторов стока: за­держание части атмосферных осадков и увеличение тем самым по­терь на испарение, поглощение влаги из почвы и расходование ее в больших количествах на испарение, затенение почвы и уменьше-

* Почвы, имеющие крупные, хорошо видные простым глазом микроагрегаты (соединения отдельных гранулометрических элементов).

104

_ние ее нагревания, а тем самым уменьшение испарения с почвы, увеличение в лесу нормы осадков и т. д. Кроме того, растительный покров перераспределяет поверхностный и подземный сток вследст­вие повышенной скважности и водопроницаемости лесных почв и большей шероховатости поверхности залесенных водосборов.

Вопрос о влиянии леса на сток служит предметом многолетних дискуссий и рассматривается в исследованиях ряда авторов: В. В. Докучаева, В. В. Рахманова, А. А. Молчанова, А. В. Лебеде­ва и др.

В настоящее время установлено, что гидрологическую роль леса следует рассматривать с учетом ряда причин и в зависимости от природных условий и хозяйственной деятельности человека. В пер­вую очередь следует иметь в виду, что распространение лесов и сток в естественных условиях тесно связаны с климатом. При оди­наковых климатических условиях и одинаковой лесистости влияние леса зависит от геоморфологических условий, с которыми тесно свя­заны процессы стекания воды по поверхности земли, положения уровня грунтовых вод, физических и водных свойств почвы, со­става и полноты насаждений, способов рубки леса и характера и продуктивности поля, с которым сравнивается сток облесенных тер­риторий.

Для малых водосборов при одинаковых размерах бассейнов, одинаковых климатических и геологических условиях с увеличением лесистости происходит уменьшение стока. Это связано с тем, что в лесных бассейнах влага попадает в речную сеть почти исключи­тельно подземным путем. Малые реки, имеющие незначительную глубину вреза русла, обычно не получают подземного питания. По мере увеличения глубины эрозионного вреза на больших водосбо­рах большая часть просачивающихся вод попадает в речную сеть бассейна в связи с усилением дренирующей роли реки. Поэтому различия в стоке с увеличением площади водосборов безлесных и лесистых районов постепенно сглаживаются.

Влияние болот на сток, согласно многочисленным исследовани­ям, может быть как положительным, так и отрицательным. С од­ной стороны, благодаря большой влагоемкости болото способно аккумулировать значительный объем воды. Но вследствие малой водоотдачи торфа, а также низкого расположения болот накоплен­ная вода тратится на испарение, особенно в теплое время года. Ис­следования Б. С. Маслова и А. Г. Булавко в Белоруссии показали уменьшение коэффициента годового стока с повышением заболо-ченности водосбора, что подтверждается данными других авторов.

Влияние болот на формирование стока и его величину зависит от общих климатических и микроклиматических условий, определя­ющих количество осадков, конденсацию и испарение с различных подстилающих поверхностей, а также от типа болот (верховое и низинное), стадии их развития, степени заболоченности отдельных водосборов по сравнению со средней заболоченностью территории.

105

Наличие озер на территории речных бассейнов существенно влияет как на величину годового стока, так и на распределение его по сезонам года. С изменением озерности меняются соотношения между площадями, покрытыми водой и занятыми сушей. Различие в величине испарения с водной поверхности и с суши влечет за со­бой изменения стока. Годовой сток рек, в бассейнах которых име ются озера, снижается. Влияние озерности неодинаково в различ ных физико-географических условиях. В лесной зоне при озерности до 10% уменьшение годового стока составляет менее 10%, а при озерности 30...50% и более уменьшение годового стока может до­стигнуть 50% и более. При этом к югу влияние озерности на умень­шение годового стока быстро возрастает. Озера являются мощными регуляторами стока, способствуя растягиванию половодья и умень­шению максимальных расходов воды в период половодья и повы­шению стока в маловодные сезоны года. Регулирующая способ­ность озер зависит от места их нахождения, оказывая больший ре­гулирующий эффект при расположении в нижнем течении водото­ков.