книги из ГПНТБ / Лещинский, Г. Т. Ресурсы временного поверхностного стока пустынь Средней Азии и Западного Казахстана

дя с перерывами, продолжительностью более 1 часа, сум­ марный слой осадков 13—15 мм только подготовляет такыр к стоку, но последнего не формирует. При ливне­ вых дождях, а также влажном такыре начальные потери стока снижаются до 3—5 мм (табл. 8). В таких же пре­ делах начальные потери наблюдались при формировании стока па такыровидном водосборе лога Зирик (Юго-За­ падная Туркмения) площадью 200 км2.

Т а б л и ц а 8

Дожди не сформировавшие или образовавшие небольшой сток

_____________ на такыре Каррыкуль, площадь 1,75 км2_____________

Зависимость начальных потерь стока ( Н о ) от средней интенсивности дождя ( И ) и запасов влаги ( Р ) в слое почвы 0—10 см перед выпадением осадков для площадки 2000 м2 приведена на рис. 4, откуда видно, что при запа­ се влаги в десятисантиметровом слое до 10 мм (то есть практически сухой почве) и дождях малой интенсивности (-<0,003—0,05 мм/мин.) до появления стока на малых такыровидных водосборах теряется 3—6 мм осадков. С увеличением интенсивности дождя и запасов влаги в

почве, величина начальных потерь снижается. При влаж­ ности почвы, близкой к полевой влагоемкости, потери стока незначительны и не превышают десятых долей миллиметра.

Следует отметить, что средняя интенсивность всего дождя не характеризует в полной мере начальных по­ терь, так как последние зависят от интенсивности дождя до начала стока. Малое количество метеорологических станций с самописцами дождя и отсутствие наблюдений над интенсивностью осадков до начала стока не позво­ ляют вводить этот фактор в расчетные зависимости. По­ этому для построения зависимости (рис. 4) нами исполь­ зована средняя интенсивность дождя. Но это не может значительно исказить расчетные данные начальных по­ терь, поскольку между средней интенсивностью всего дождя и его интенсивностью до начала стока больших отклонений не наблюдается [53] за исключением дождей ливневого характера, которые, как уже указывалось, вы­ падают очень редко.

Увеличение начальных потерь стока с ростом площа­ ди такыровидных водосборов и такыров для случаев су­ хой и влажной почвы при выпадении осадков малой ин­ тенсивности (-<0,02 мм/мин.) показано на рис. 5.

52

По наблюдениям на такырах Бугдайли, Сансыз и Каррыкуль накопление воды на их поверхностях проис­ ходит следующим образом: при выпадении осадков мень­ шей интенсивности, чем начальная интенсивность ин­ фильтрации, на полцгоналях выпуклой формы, покрытых сухой водорослевой пленкой, в начальную фазу дождя капли воды скатываются в трещины между полигоналями. При отсутствии водорослевой пленки капли воды впитываются корковой поверхностью такыра. После смачивания такырной корки и смыкания или заплывания трещин между полигоналями, интенсивность инфильтра­ ции резко убывает, и на поверхности такыра появляется тонкий слой воды. При выпадении осадков с интенсив­ ностью, превышающей впитывание, процесс стокообразования наступает очень быстро.

В начальной стадии формирования стока водой запол­ няются мельчайшие углубления на поверхности почвы. Заполнив эти неровности, вода занимает более крупные понижения микрорельефа, образуя небольшие озерца, которые имеют при глубине 0,5 см площадь от несколь­ ких десятков квадратных метров до 2—10 м2, а при глу­ бине 1 см — от 20—100 до 1000—2000 м2. После заполне-

53

ния всех неровностей микрорельефа вода начинает течь тонким слоем в направлении уклона. Обычно после дож­ дя наиболее пониженная часть площади такыра покры­ вается сплошным слоем воды глубиной 5—10 см. При благоприятных условиях формирования стока и в за­ висимости от уклона, глубина воды на такыре достигает 50 см. Объем воды за один дождь, в зависимости от раз­ мера такыра, составляет тысячи, а иногда и десятки ты­ сяч кубометров. Если сток не используется для ороше­ ния и не сохраняется в поверхностных или в подземных емкостях с целью водоснабжения, то эти, весьма ценные в условиях пустыни, запасы пресной воды вскоре сос­ тавляют потери на рассредоточенную инфильтрацию и ис­ парение. Продолжительность стояния воды на такыре, кроме других факторов, определяется скоростью ветра.

В условиях пустыни весьма часто наблюдаются ветры со скоростью > 5 м/сек., под действием которых вода перегоняется к граничащим с такырами пескам, при этом частично рассеивается по такыру и поглощается песками. Кроме того, ветер оказывает большое влияние на величи­ ну стока. Он может задерживать течение воды, покры­ вающей поверхность водосбора топким слоем, к наиболее пониженным местам (на такырах) и в мелкую гидрогра­ фическую сеть (на такыровидных водосборах), что при­ водит к увеличению потерь стока. Поэтому искусствен­ ная гидрографическая сеть, способствующая увеличению стока, должна устраиваться перпендикулярно господст­ вующему направлению ветра.

Процесс формирования стока на такыровидных во­ досборах в отличие от образования его на такырах за­ ключается в том, что после заполнения неровностей мик­ рорельефа вода попадает в микрогидрографическую сеть, по которой достигает главного, не глубокого, но довольно широкого русла.

Малое количество осадков и значительное испарение обусловливают скудность запасов влаги в почвах. Сред­ няя месячная влажность (запасы влаги) в верхних го­ ризонтах такыров и такыровндных почв (10—15 см) меньше 3—5 мм, и лишь после дождей она составляет около 20 мм. В лежащих ниже горизонтах влажность более устойчива, и величина ее в течение года изменя­ ется всего от 10—15 до 16—20 мм. Рассматриваемые во­ досборы увлажняются относительно равномерно, при

54

этом чаще всего на глубину 10—15 см [63, 64, 119] за исключением наиболее пониженной части такыра, где вода застаивается. Здесь глубина промачивания больше и определяется продолжительностью стояния воды.

Динамика запасов влаги в полуметровой толще поч­ вы после выпадения дождя иллюстрируется графиками, показанными на рис. 6. Из этих графиков видно, что наи­ более увлажняется верхний десятисантиметровый слой почвы.'Однако уже через несколько дней запасы влаги в них уменьшаются до 5—-10 мм. Следует отметить, что даже в периоды (продолжительностью до 5 дней) между дождями влажность такыровидных почво-грунтов в слое 0—10 см уменьшается в зависимости от метеорологиче­ ских факторов с 20 до 5 мм, а такырных — с 30 до 7 мм.

Такой режим влажности почвы оказывает значитель­ ное влияние на формирование и величину стока. Поэтому возникает необходимость разработки приемов определе­ ния влажности почвы к моменту выпадения стокообра-

55

зующего дождя. Для осенне-зимних и весенних месяцев можно определить влажность почвы в слое 0—10 см по зависимости от общего количества осадков за 15 пред­ шествовавших дней [105]. При этом выделяются три случая: 1) за два дня, предшествовавших определению влажности почвы, осадков не наблюдалось, 2) за эти же дни выпало около половины пятнадцатидневного количе­ ства осадков, 3) за эти же два дня выпало осадков при­ мерно столько, сколько их выпадает за 15 дней. В летние месяцы (июнь — сентябрь) влажность принимается ми­ нимальной— около 3—5%.

Поскольку запасы влаги верхнего слоя почвы опреде­ ляют не только осадки, а и другие факторы, то для пе­ риода ноябрь — апрель предлагается прсдвычислять их по зависимости от сумм осадков и среднесуточных тем­ ператур воздуха, наблюдавшихся за отрезок времени до 5 предшествовавших дней (рис. 7). Для периода май — октябрь влагозапасы в этом горизонте незначительны (меньше 10 мм), которые и принимаются в расчет. В случае выпадения дождей за 2 предшествовавших дня, запасы влаги могут быть вычислены к моменту форми­ рования стока по зависимости, показанной на рис. 8. Для построения этих зависимостей использованы имею­ щиеся материалы наблюдений Западно-Туркменской сто­ ковой станции, метеостанций Бугдайли, Сансыз и Каррыкуль.

Известно, что величина стока, при прочих равных ус­ ловиях будет большой в том случае, когда почва ув­ лажнена и меньше при сухом ее состоянии. Это объясня­ ется тем, что по мере увлажнения рассматриваемых нами почв их ипфильтрационпая способность снижается, а при высокой степени увлажнения они практически во­ донепроницаемы.

Анализ величин стока и значений определяющих его факторов показывает, что сток, вызванный дождями с интенсивностью менее 0,05 мм/мин., в меньшей мере за­ висит от интенсивности и в основном определяется вели­ чиной осадков и степенью увлажнения водосбора к на­ чалу выпадения дождя. На основании этого анализа по­ строена зависимость слоя стока от стокообразующих осадков, выпавших при средней интенсивности меньше 0,05 мм/мин., и запасов влаги в верхнем 10-сантиметро­ вом горизонте почвы (рис. 9). Эта зависимость показы-

56

вает, что слой стока при одних и тех же осадках, но раз­ личной степени увлажнения водосборов, колеблется в значительных пределах. Так, например, при осадках 5 мм он изменяется от 1 до 4,7 мм, а при осадках 30 мм — от 17,3 до 28,9 мм.

Рис. 7. Зависимость запасов влаги в 10-сантиметровом слое почвы ( Р м) от суммы осадков (2/7) и суммы средних суточ­ ных температур воздуха (£<) за 1—5 дней перед выпадением осадков О —такыровидные почвы; ф —такырные почвы. У то­ чек и кривых величина запасов влаги в мм.

Следует отметить, что осадки с интенсивностью мень­ ше 0,05 мм/мин. наблюдаются в основном в ноябре — апреле. Для периода май — октябрь характерно выпаде-

57

падением осадков:

1—такырные и такыровидные почвы; 2 — суглинки.

ние ливневых дождей с интенсивностью до 3,7 мм/мин., а иногда и больше [76]. Анализ стокообразующих осад­ ков на территории Туркменистана, выпавших за время одного дождя, при различных интенсивностях, показыва­ ет, что количество их с интенсивностью больше 0,05 мм/мин. составляет лишь 3—21% годовой суммы [69]. Такое распределение по интенсивности выпавших в течение года стокообразующих осадков весьма интерес­ но в отношении формирования стока, так как интенсив­ ность дождя меньше 0,05 мм/мин. не оказывает значи­ тельного влияния па величину стока с водосборов, сло­ женных глинистыми почвами.

При формировании стока на сухой почве его величи­ на зависит от слоя осадков и от средней интенсивности дождя больше 0,05 мм/мин. (рис. 10). Из этого рисунка видно, что с ростом средней интенсивности дождя, при прочих равных условиях, слой стока увеличивается в 2 раза и более. Формирование стока в результате тая­ ния снега, как показывают наблюдения на такырах в Каракумах и в Юго-Западной Туркмении, происходит один раз в 3—5 лет. В этих районах снег часто исчезает,

58

не образовав стока, а лишь увлажнив верхний слой поч­ вы. Сток талых вод образуется, если в результате интен­ сивного снеготаяния слой осадков составит более 10 мм. Коэффициенты стока талых вод при прочих равных ус­ ловиях значительно меньше дождевых и соответственно изменяются в пределах 0,05—0,31 и 0,20—0,90 [68]. Это обусловлено тем, что интенсивность снеготаяния значи­ тельно меньше интенсивности стокообразующих дождей.

59