книги из ГПНТБ / Большаков, М. Н. Водные ресурсы рек советского Тянь-Шаня и методы их расчета

в июле—сентябре, то это и определяет возможность приня­ тия параметра б в качестве приближенного показателя отно­ сительного участия в стоке рек талых вод А и Б. В то же вре­ мя это удобно с точки зрения увязки анализа колебаний стока с принятой в настоящее время классификацией рек Средней Азии по типам питания.

Логично предполагать, что у рек с малыми значениями по­ казателя 6, т. е. с преобладанием в питании их стока талых вод А, в хронологической последовательности многолетнего годового стока будет наблюдаться аналогия с изменчивостью годовых сумм осадков. Наоборот, у рек с высокими значения­ ми 6, т. е. с преобладанием в питании их стока талых вод Б„ следует ожидать аналогии с изменчивостью сумм положитель­ ных температур. Эта гипотеза, высказанная впервые Э. М. Ольдекопом, как упоминалось выше (§1), была еще в 1950 г. подтверждена автором на примере 17 рек разного типа питания [23]. В дальнейшем она была подтверждена Е. В. Петряшовой и автором с привлечением данных по боль­ шему числу рек с более длинными рядами наблюдений [38, 40]. На основе этих последних работ составлена табл. 14, где ис­ пользованы данные по 32 рекам Тянь-Шаня и по 10 репрезен­ тативным метеорологическим станциям. Реки в табл. 14 распо­ ложены в порядке возрастания показателя б в пределах от 0,16 до 3,8 и характеризуют весь диапазон типов питания рек Средней Азии, кроме рек грунтового питания, относящихся к области рассеивания стока. Годовые суммы осадков и сток вычислялись за гидрологический год (с 1 октября), что, надо полагать, несколько снизило тесноту полученных связей годо­ вого стока с осадками у рек с низкорасположенными водо­ сборами. Метеорологические данные брались по метеостан­ циям, расположенным в пределах бассейнов рек или вблизи них. При этом, руководствуясь тем, что у рек ледниково-сне­ гового питания сток образуется в основном в высокогорной зоне, для характеристики метеорологических условий в обла­ сти формирования стока этих рек принимались данные преи­ мущественно высокогорных метеорологических станций.

Рассматривая в зависимости от показателя типа питания б тесноту связей годового стока рек с суммой осадков (гух) и с суммой положительных температур воздуха (ryt), можно установить, что значения коэффициентов корреляции годового стока с суммами осадков (табл. 14, графа 6) характеризуются следующими изменениями.

У рек с показателями типа питания б<0,7—1,0 т. е. с явным преобладанием снегового питания, значения коэффициентов

116

Таблица i4

Коэффициенты корреляции между годовым стоком воды й суммой осадков и положительных температур воздуха для некоторых характерных по типу питания рек Тянь-Шаня

годовых сумм осадков

корреляции стока с осадками положительны и имеют абсолют­ ные значения от 0,5 до 0,9, что указывает на связь между рас­ сматриваемыми факторами.

У рек со средними значениями показателя б в пределах 1.0— 2,0, т. е. в питании которых наряду с талыми водами се­ зонных снегов существенное значение имеют талые воды вы­ сокогорных снегов и ледников, значения коэффициентов кор­ реляции стока с осадками, как правило, меньше 0,5 и в ряде случаев отрицательны, что показывает отсутствие связи или тенденцию к обратной зависимости.

У рек с высокими значениями 6>2,0—2,4, т. е. в питании которых преобладающую роль играют талые воды высокогор­ ных снегов и ледников, коэффициенты корреляции или близки к нулю, что указывает на отсутствие связи, или же имеют отрицательный знак при абсолютном значении меньше 0,5, что показывает тенденцию к обратной зависимости.

0,5, что говорит об отсутствии связи или о тенденции к обрат­ ной зависимости.

коэффициенты корреляции стока с температурами имеют по­ ложительный знак и абсолютную величину, близкую к 0,5, или даже больше. Это указывает на наличие прямой связи между этими факторами, хотя и недостаточно тесной в ряде случаев.

На рис. 38 в качестве примера даны хронологические кри­ вые многолетних колебаний годового стока некоторых рек бассейна Сыр-Дарьи разного типа питания и кривые годовых сумм осадков и положительных температур воздуха по репре­ зентативным метеорологическим станциям. Эти кривые доста­ точно убедительно подтверждают приведенную выше харак­ теристику особенностей связи колебаний годового стока рек различного типа питания с метеорологическими факторами.

В характерные годы эти свойства проявляются особенно выпукло (рис. 38). Так, например, в 1939 г., который по осад­ кам был значительно ниже нормы, а по температурам лета —

.119

Рис. 38. Хронологические графики изменения модульных коэффициентов го­ дового стока рек разного типа питания, годовых сумм осадков и положи­ тельных температур воздуха, а — группа I. Реки с преобладающим влия­ нием на изменчивость годового стока талых вод А• / — р. Зергер, к. Тассай;

дающим влиянием на изменчивость годового стока талых вод Б: 1 — р. Сох,

исключительно маловодны (К = 0,4—0,6). Реки с высоким оле­ денением, такие, как Сох (6 = 2,48), Исфара (6 = 2,76), в этот год дали сток около нормы. Реки промежуточных типов пита-

1 2 0

ния соответственно характеризовались средним маловодьем. Аналогичная картина имела место и в 1947 году. В 1954 г., бо­ гатом осадками, но с летними температурами ниже нормы, ре­

р. Исфары — около нормы. Ограничиваясь этими примерами, отметим, что они достаточно типичны, в чем убеждают значе­ ния коэффициентов корреляции годового стока рек с суммами

блюдаются не только на разных реках с отличающимися усло­ виями питания, но даже в разных створах одной и той же ре­ ки в связи с относительным изменением условий питания в за­ мыкаемых этими створами элементах водосбора реки, имею­ щих свои высотные характеристики. Это интересное и вполне закономерное в условиях высотной поясности явление под­ тверждено данными наших наблюдений в экспериментальном бассейне р. Чон-Кызылсу за 1949—1964 гг. [36, 37].

Результаты наблюдений показывают, что в двух речных створах, из которых верхний замыкает высокогорную часть бассейна со значительным оледенением, а нижний характери­ зует низкогорную часть его, где сток формируется за счет се­ зонных снегов, годовой сток реки имеет существенно различ­ ные многолетние колебания. В верхнем створе они близки к синхронности с колебаниями сумм температур, в нижнем — с суммами осадков. Многолетние колебания годового стока в этих створах имеют несинхронный ход, так как в 10 случаях из 16 отклонения модульных коэффициентов от единицы име­ ют разные знаки.

Приведенные данные убедительно показывают, что харак­ тер многолетнего хронологического хода годового стока рек изменяется в зависимости от принадлежности реки в данном створе к тому или иному типу питания. Если у рек с низкими значениями б колебания годового стока тесно связаны с из­ менчивостью годовых сумм осадков, определяющих в основ­ ном сток талых вод А, то у рек со средними значениями 6 эта связь либо отсутствует, либо весьма слаба. Наконец, у рек с высокими значениями 6, т. е. в питании стока которых весьма значительна роль талых вод Б, наблюдается прямая связь ко­ лебаний годового стока с колебаниями годовых сумм положи­

1 2 1

шо иллюстрируются графиками зависимости от показателя 6 коэффициентов корреляции годового стока рек с суммами го­ довых осадков (график 1) и суммами положительных темпе­ ратур воздуха (график 2), показанными на рис. 39. Эти гра­ фики, из которых первый имеет характер нисходящей кривой, и второй — восходящий, совместно образуют подобие раскры­ тых ножниц и наглядно показывают изменение качественных особенностей в многолетних колебаниях годового стока рек в- связи с изменением условий их питания, а также усиление асинхронности годового стока рек по мере увеличения разни­ цы в значениях б.

Рис. 39. Зависимость от показателя типа питания б коэффи­ циентов корреляции г годового стока рек (у) с суммами осадков (1) и с суммами положительных температур возду­ ха (2).

Здесь уместно отметить, что явление отсутствия синхрон­ ности в многолетних колебаниях талых вод А и Б может быть, по-видимому, распространено и на другие горные территории, имеющие оледенение. Так, П. Ф. Лаврентьев указывает на асинхронность в колебаниях ледниковых талых вод с другими источниками питания рек Джунгарского Алатау [115].

Свойство асинхронности многолетних колебаний годового стока рек с высокими значениями б (6>2,0—2,4) и с низкими его значениями (6<0,7—1,0) указывает на эффективность совместного водохозяйственного (или энергетического) ис­

1 2 2

пользования стока таких рек в целях повышения общей водообеспеченности водохозяйственных и энергетических систем. Автор указывал на это еще в 1955 г. [23], что позднее было* подтверждено специальными исследованиями [144, 186].

Особенности многолетних колебаний годового стока рек разного типа питания проявляются не только в хронологическом ходе многолетнего стока, но и в относительной амплиту­ де этих колебаний, характеризующейся величинами коэффи­ циентов вариации годового стока. Это хорошо видно по зна­ чениям Cv в табл. 14, графа 7 и из рис. 40. Действительно,, наиболее изменчивый годовой сток имеют, как это видно, реки с преобладающим влиянием питания за счет талых вод сезон­ ных снегов, колебание стока которых коррелируется с сумма­ ми атмосферных осадков. Сюда относятся реки с показателя­ ми типа питания 6< 1,0. Наименее изменчивым годовым сто­ ком характеризуются реки со средними значениями 6 в преде­ лах от 1,0 до 2,0. При больших б изменчивость годового стока рек опять несколько возрастает. Такая величина изменчивости годового стока вполне закономерна в свете отмеченной выше асинхронности в колебаниях стока талых вод А и Б, воздейст­ вие которой наиболее полно проявляется в режиме рек со средними значениями б вследствие взаимной компенсации противоположных по знаку колебаний стока этих составляю­ щих талых вод. При значениях б больше 2 эта взаимная ком­ пенсация колебаний постепенно ослабевает, так как все более возрастает роль лишь одного компонента — талых вод Б. А так как изменчивость последних, как говорилось выше, не так

Рис. 40. Зависимость изменчивости годового стока Cv от показателятипа питания рек б. 1 — реки бассейна Сыр-Дарьи; 2 — реки бассей­ на оз. Иссык-Куль (6>2,4); 3 — реки бассейна Чу (6>2,4); 4 — р. М. Алматинка (6>2,4); 5 — р. Лянгар — устье, 6=3,84.

1 2 $

мала, как это предполагалось прежде (см. § 2), то вполне за­ кономерным является постепенное увеличение значений Cv При дальнейшем возрастании роли талых вод Б в питании рек с показателями 6>2,0.

Правая восходящая ветвь кривой зависимости на рис. 40 показана пунктиром из-за отсутствия достаточного числа то­ чек для ее надежного обоснования, хотя теоретически она представляется закономерной. Для этого ввиду того, что на рассматриваемой территории нет изученных рек с большими значениями 6, пришлось использовать данные наблюдений в бассейне р. Малой Алматинки, а также данные р. Лянгар на Памире. Общий вид зависимости Cv = /( б) с восходящей пра­ вой ветвью кривой подтверждается также нашими наблюде­ ниями в экспериментальном бассейне р. Чон-Кызылсу [36], по

<W ( в).

Взаключение следует отметить, что указанные выше зна­

чения показателя 6, определяющие пределы, в которых прояв­ ляются те или иные особенности колебаний стока рек ТяньШаня, являются в некоторой степени условными, так как эти особенности изменяются в зависимости от б достаточно плав­ но. Кроме того, надо иметь в виду, что зависимость Cv =/(б) не является однозначной вследствие влияния на изменчивость годового стока других второстепенных факторов, в частности -азональных. Поэтому ее следует рассматривать как главную закономерность, определяемую влиянием на изменчивость го-

Рис. 41. Зависимость коэффициента вариации годового стока Cv в разных створах р. Чон-Кызылсу: а) от отно­ сительной площади водосбора выше 3,3 км (К) и б) от

средней взвешенной высоты (Нср).

124

дового стока основных климатических факторов, на которую накладывается влияние прочих неклиматических факторов, к настоящему времени еше мало изученных.

Итак, основные положения по вопросу о многолетних коле­ баниях годового стока рек Средней Азии и, в частности, рек Тянь-Шаня могут быть сформулированы, с учетом результа­ тов наших исследований, следующим образом.

1. Основными факторами, определяющими многолетние ко­

ских факторов проявляется главным образом в смягчении или усилении размаха колебаний, обусловленных климатическими условиями.

2. Поскольку основным источником питания стока рек яв­ ляются талые воды, то именно они определяют изменчивость, годового стока; грунтовое питание ввиду больших скоростей подземного стока колеблется в значительной мере параллель­ но колебаниям атмосферных осадков.

3.Характер хронологического хода и величина коэффи­ циента вариации многолетних колебаний годового стока нахо­ дится в зависимости от принадлежности рек к тому или иному типу питания, или от относительного участия в питании годо­ вого стока талых вод А и Б, которое приближенно характери­ зуется показателем типа питания 6.

4.Хронологический ход и величина многолетних колебаний годового стока талых вод А и Б имеют следующие особенно­

сти:

а) у талых вод А они определяются в основном запасами воды в сезонном снеге к началу таяния, которые в свою оче­ редь зависят главным образом от количества осадков; измен­ чивость водности снежного покрова уменьшается с высотой, но в пределах нижних и средних ярусов гор достигает значи­ тельных величин; соответственно талые воды А обладают наи­ более высокой изменчивостью;

б) у талых вод Б они определяются в основном колебания­ ми сумм тепла, поглощенным поверхностным слоем льда и вечного снега или, упрощая, колебаниями сумм положитель­ ных температур воздуха, которые относительно невелики, но увеличиваются с высотой;

в) в колебаниях стока талых вод А и Б отсутствует син­ хронность и имеется тенденция к асинхронности.

5. Хронологическая последовательность и величина много­ летней изменчивости (Cv ) годового стока рек разного типа питания определяются не только количественным преоблада-

125