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

летний сезон питание за счет остатков сезонных снегов и снежников еще существенно. Вследствие этого многолетний ход стока весны, лета и года близок к синхронности между собой и с колебаниями атмосферных осадков за гидрологиче­ ские годы. Поскольку водность определяется главным обра­ зом объемом половодья, то в многоводные годы у рек этого типа питания проявляется относительное увеличение доли сто­ ка в период половодья (апрель—сентябрь), а доля меженного стока относительно уменьшается. В маловодные годы можно отметить обратное явление. Таким образом, у рек, лишенных вечных снегов и ледников, и бассейны которых расположены в пределах нижних и средних ярусов гор, наблюдается неко­ торая связь между водностью года и относительным внутри­ годовым распределением стока. Эта связь, однако, в той или иной степени может затушевываться особенностями теплового режима периода снеготаяния в отдельные годы и выпадающи­ ми в это время дождями.

Иная картина внутригодового формирования стока у рек с высокогорными водосборами, в питании стока которых на­ ряду с талыми водами А принимают участие и талые воды Б. Эти компоненты половодья, как было указано выше, отлича­ ются существенными генетическими и режимными особенно­ стями. Водность половодья и года в целом зависит главным образом от этих компонентов, в многолетних колебаниях ко­ торых отсутствует синхронность и имеется даже тенденция к асинхронности, поэтому она определяется в основном величи­ ной и особенностями режима выпадения осадков и тепловою баланса периода снеготаяния в конкретные годы. Например, в отдельные годы, характеризующиеся обильными запасами сезонных снегов и ранней теплой весной, но холодным летом, водность половодья и года определяется весенним стоком, формирующимся преимущественно талыми водами А. В дру­ гие годы, бедные снегозапасами, но с жарким летом, волна половодья имеет максимум и основную концентрацию стока летом; водность половодья и года в целом определяется глав­ ным образом стоком талых вод Б.

Число подобных возможных сочетаний элементов теплово­ го и водного баланса отдельных лет может быть весьма вели­ ко, что обусловливает значительную сложность процесса фор­ мирования гидрографов рек с высокогорным питанием, не го­ воря уже о влиянии прочих неклиматических факторов. У рек данного типа питания величина стока половодья и года в це­ лом не может однозначно коррелироваться с водностью сезо­ нов, так как годы с одинаковой водностью могут иметь поло­ водье с ранней или с поздней концентрацией стока. Практиче­

V.0

ски у рек этого типа питания посезонное и внутригодовое рас­ пределение стока почти не связано с водностью года. Эта особенность формирования гидрографов рек с ледниковым питанием иллюстрируется рис. 7, где показаны гидрографы р. Шамси для конкретных лет практически одинаковой водно­ сти, но характеризующихся разным внутригодовым и межсе­

весной и жарким летом.

Ярко проявляющаяся в горах высотная поясность в фор­ мировании и режиме элементов водного баланса естественно должна учитываться в первую очередь при выводе расчетных зависимостей для определения параметров распределения и режима стока в неизученных створах. Однако при крайне сла­ бой метеорологической изученности горной области формиро­ вания стока в настоящее время, за редким исключением, от­ сутствует возможность построения таких расчетных зависимо­ стей, в которых непосредственными аргументами служили бы метеорологические и водобалансовые данные. Поэтому, по­ скольку многие метеорологические показатели и элементы водного баланса также подчинены в горах высотной поясно­ сти, приходится ограничиваться выводом расчетных зависимо­ стей параметров стока от высоты или от показателей высотно­ го распределения площади вертикальных поясов бассейнов горных рек. Среди таких высотных показателей в данной ра­ боте применены: высота местности Я , средняя взвешенная высота бассейна Я с,„ средняя высота вертикального пояса (зоны) Я , отношение К площади водосбора выше некоторой отметки (Fн) к общей площади бассейна реки (F).

Как указывалось выше, влияние рельефа на параметры ■стока проявляется не только через высотную поясность, но имеет более сложный характер, определяя доступность эле­ ментов территории влажным воздушным массам, особенности внутригодового распределения осадков и стока и т. п. Сущест­ венное влияние на гидрологические процессы оказывает экс­ позиция горных склонов [176]. Все это, как правило, исключает возможность получения общих для всей территории достаточно тесных связей параметров стока с упомянутыми выше показа­ телями высотной поясности и вызывает необходимость соот­ ветствующего районирования этих связей. Таким образом учитывается влияние на параметры стока азональных факто­ ров формирования водного баланса на территории. Однако

31

му, казалось бы, должны иметь связь с высотой местности. Од­ нако, как показывает опыт, связи модулей минимального сто­ ка с высотой для горных территорий если и имеют место, то носят слабо выраженный характер и неустойчивы по форме. Это следует объяснить прежде всего затушевывающим влия­

сборов, определяющее значительную дифференциацию в пита­ нии горных рек подземными водами. В частности, для р. ЧонКызылсу (рис. 10) модуль стока за март месяц, на который приходится минимум среднемесячного стока, практически не зависит от # ср. Почти не зависят от высоты модули средне­ месячного стока р. Чон-Кызылсу за период межени (ок­ тябрь— март), когда река также питается главным образом за счет подземных вод.

Однако количественный учет влияния указанных азональ­ ных факторов на процессы стока горных рек связан с значи­ тельными трудностями вследствие слабой геологической и гидрогеологической изученности горных водосборов.

3 *3 3 0 6

Г л а в а II

СРЕДНИЙ ГОДОВОЙ СТОК

1. Сведения об изученности

Первые работы по обобщению среднего годового стока рек на большей части территории Средней Азии были выполнены В. Л. Шульцем в 1941 г. на основе обработки данных наблю­ дений по постам Гидрометеослужбы за 1933—1939 гг., т. е. всего за 7 лет. Схематическая карта среднего годового стока рек Средней Азии, за исключением бассейнов рек Нарына и Тарима, была в 1949 г. впервые опубликована В. Л. Шульцем в его монографии [202]. Для построения карты были исполь­ зованы зависимости модуля среднего годового стока (М0 л/сек на 1 км2) от средней взвешенной высоты бассейнов рек (Я-ср км). В дальнейшем В. Л. Шульц уточнил эту карту на основе результатов наблюдений за последние годы, вклю­ чая данные эксплуатационной гидрометрии Министерства водного хозяйства Киргизской ССР, и нового картографиче­ ского материала. При этом были учтены также данные АН Казахской ССР (И. С. Соседов и др.) и АН Киргизской ССР (М. Н. Большаков), где после Великой Отечественной войны начали развиваться исследования по горной гидрологии.

среднего годового стока, использовав гидрологические данные по 1952 год включительно по 280 постам [180, 203]. Однако эти обобщения опять-таки исключали территорию рек Нарына и Тарима.

Автором настоящей работы в период с 1947 по 1950 гг., на основе данных наблюдений постов Гидрометеослужбы и пос­ тов эксплуатационной гидрометрии Министерства всдного хо­

номасштабным картам, были построены зависимости

34

на всю территорию республики с привлечением данных опор­ ной и эксплуатационной гидрометрии по 1955 г. включитель­ но. Впервые были построены зависимости Л4о = /( # Ср ) для бассейнов рек Нарына и Тарима и карта зональных модулей среднего годового стока для всей территории Киргизии [35]. И, наконец, в 1962—1968 гг. в связи с работами по подготов­ ке к изданию монографии «Ресурсы поверхностных вод

СССР» автором совместно с В. А. Позмоговым аналогичные обобщения были расширены на всю область формирования стока бассейнов рек Сыр-Дарьи, Чу, Таласа, Тарим и оз. Ис­ сык-Куль, т. е. почти на всю территорию Советского ТяньШаня [38, 40]. При этом по бассейну Сыр-Дарьи были исполь­ зованы для вывода нормы стока гидрологические данные 167 постов по 1962 год, а по остальной территории — данные 155 постов по 1966 год включительно. Все исходные материалы были предварительно тщательно проанализированы и прове­ рены [157]. Величины площадей и высот водосборов были уточ­ нены В. А. Позмоговым по новым крупномасштабным картам. Эти последние обобщения и положены в основу региональной характеристики среднего годового стока в данной работе.

Необходимо отметить, что обобщения данных по среднему годовому стоку рек Советского Тянь-Шаня выполнялись ранее некоторыми гидрологами как фрагменты широких обобщаю­

территории Тянь-Шаня на мелкомасштабной карте проведено лишь несколько сильно схематизированных изолиний модуля

точны, чем соответствующие региональные зависимости. Таким образом, по мере расширения сети постов и накоп­

ления данных наблюдений соответственно расширялась иссле­ дуемая территория, ликвидировались «белые пятна», повыша­ лась точность вычисления среднего годового стока (нормы) для изученных створов рек, а также обоснованность и точ­ ность зависимости стока от высоты. Совершенствовалась так­ же методика интерполяции и экстраполяции данных постов на неизученные реки и методика расчета нормы годового сто­ ка для неизученных . створов рек.

35.

2. Исходные данные и расчет нормы годового стока в изученных створах рек

При составлении настоящей работы использованы сведе­

ния по стоку по 524 постам в створах рек, где режим не иска­ жен водозабором.

Норма годового стока вычислялась по 322 постам, из кото­ рых 157 постов имели ряды наблюдений достаточной продол­ жительности, а по 165 удалось восстановить пропущенные годы и вычислить норму стока методом приведения. Распре­ деление этих постов по продолжительности наблюдений пока­ зано в табл. 4.

Наиболее длительный срок наблюдения имеет р. Чирчик, с. Ходжикент — с 1901 г., р. Нарын, кишлак Учкурган — с 1910 г. По остальным рекам продолжительность наблюдений дана в приложении 1.

Распределение постов по величине площади замыкаемых ими водосборов и их средней взвешенной высоте даны в таб­ лицах 5 и 6.

Территориальное распределение постов в области форми­ рования стока рек Тянь-Шаня весьма неравномерно. Наибо­ лее полно изучен бассейн р. Ахангаран, где на один пост при­ ходится 0,25 тыс. км2 площади бассейна, далее идет бассейн р. Арысь (0,34 тыс. км2) и юго-западные склоны хр. Каратау (0,42 тыс. км2). На территории Северного Тянь-Шаня лучше изучен бассейн оз. Иссык-Куль. Очень малочисленна сеть гидрологических постов в бассейне р. Нарын. На его состав­ ляющих Большом, и Малом Нарыне один пост приходится в, среднем на 2 тыс. км2. Менее всего исследован бассейн р. Та­ рим, особенно его крупный приток р. Аксай, где сток изучал­ ся лишь в течение трех летних периодов.

Расположение постов преимущественно при выходе рек из горной области формирования стока определяет наилучшую изученность средней горной зоны, характеризующейся значе­ ниями средних взвешенных высот водосборов от 2,0 до 3,5 км, на которую приходится 221 пост, т. е. 69%.

Высокогорная зона, а также зона нижних ярусов гор ис­

освещающих режим стока в речных створах, расположенных в высотном диапазоне от языков ледников до нижних

ярусов гор?.

Величины площадей и средних взвешенных высот водосбо,- ров изученных рек приведены в приложении I.

36

Для вывода нормы годового стока по створам рек с ошиб­ кой, не превышающей нормативную (средняя квадратическая ошибка ±5%), как известно, требуется не только иметь ряды наблюдений соответствующей длительности, но и правильно выбрать место этого расчетного ряда в многолетнем периода, чтобы он включал в себя равное число полных циклов мало­ водных и многоводных лет. Естественно, что чем длиннее ряд и чем большее число полных циклов изменения водности он в себя включает, тем ближе к норме вычислен по этому ряду средний расход.

Вопрос о выборе расчетного периода для вычисления нор­ мы годового стока рек Тянь-Шаня был ранее подвергнут ав­ тором специальному анализу (28]. При этом был сделан вы­ вод, что любой 25-летний ряд обеспечивает для большинства рек Тянь-Шаня вычисление нормы годового стока со средней квадратической ошибкой меньше ±5%. Эта ошибка может быть несколько больше лишь для незначительного числа ма­ лых низкогорных рек снегового и снегово-дождевого питании, формирующихся в основном на склонах хр. Каратау и на южном склоне Чу-Илийских гор и имеющих повышенную изменчивость годового стока. Число таких рек составляет лишь 13% от общего числа изученных рек, а по водоносности и водохозяйственному значению их удельный вес еще менее зна­ чителен. Анализ многолетних колебаний водности рек ТяньШаня на основе разностных суммарных кривых показал, что для большинства рек можно выделить один длительный пол­ ный цикл изменения водности, соответствующий 25-летнему периоду 1936—1960 гг. В этом цикле с 1936 по 1950 г. имеет место маловодный период и с 1951 по 1960 г.— многоводный. Лишь у рек с высокими значениями показателя типа питания (6 > 2 ), т. е. в питании которых велика роль талых вод ледни­ ков и высокогорных снегов, законченный цикл изменения вод­ ности не вполне совпадает с принятым. Однако, имея в виду небольшую изменчивость годового стока рек этой группы (C v = 0 ,l—0,15), практически любой 25-летний ряд обеспечи­ вает вычисление нормы стока с ошибкой менее ±5%.

Анализ разностных суммарных кривых годового стока р. Чирчик, с. Ходжикент (период наблюдений 1901—1962 гг,) и р. Нарын, кишлак Учкурган (1910—1962 гг.) показал, что средний сток за двадцатилетие 1936—1960 гг. весьма близок к вычисленному за все вермя наблюдений (рис. 11). Поскольку этот период хорошо соответствует фактической изученности большого числа рек Тянь-Шаня, то он и был принят в качест­ ве расчетного для вывода нормы годового стока. Практически же средние значения годового стока, вычисленные за любое

39