книги из ГПНТБ / Аполлов, Б. А. Курс гидрологических прогнозов учебник

Сведения о текущем состоянии водных объектов только в том случае принесут максимальную пользу, если они своевременно по­ ступают в органы службы гидрологических прогнозов, а оттуда — в заинтересованные организации и учреждения. Все эти сведения должны иметь необходимую полноту, позволяющую судить о со­ стоянии водных объектов; кроме того, они должны поступать в форме, наиболее удобной для использования.

§ 2. ИНФОРМАЦИОННАЯ СЕТЬ СТАНЦИЙ И ПОСТОВ

Сведения о текущем состоянии рек, озер и водохранилищ посту­ пают в местные органы службы гидрологических прогнозов с опре­ деленных станций и постов, которые входят в так называемую ин­ формационную сеть. Отсюда часть полученных и прошедших пер­ вичную обработку материалов передается в Гидрометцентр СССР.

При определении состава информационной сети станций и по­ стов руководствуются запросами народнохозяйственных организа­ ций, соображениями о степени показательности наблюдений той или иной станции и наличием средств связи. Состав передаваемых све­ дений устанавливается для каждой станции отдельно и сообщается

результаты наблюдений за толщиной льда и снегомерных съемок — один раз в 5 или 10 дней. Во время прохождения высоких паводков и половодья сведения об уровнях воды нередко передаются чаще — два-три раза в сутки. Некоторые станции передают гидрологические

после производства измерений по телеграфу, телефону или с помо­ щью радио (станции, расположенные в отдаленных северных райо­ нах, высоко в горах и т. п.).

Кроме регулярной подачи сведений, каждая станция обязана сообщать в орган службы гидрологических прогнозов данные о та­ ких изменениях в состоянии водных объектов, которые вызывают угрожающее положение для населенных пунктов, предприятий и гидротехнических сооружений. В этом случае персонал станции обя­ зан посылать экстренные телеграммы с отметкой «шторм», идущие по линиям связи вне очереди.

В целях экономии средств станции передают сведения в закоди­ рованном виде небольшими цифровыми группами, удобными для передачи по телеграфу и радио. Кодирование и расшифровка теле­ грамм отнимают очень мало времени, так как коды достаточно про­ сты. Для каждой информационной станции устанавливается своп индекс (номер), которым и пользуется наблюдатель при составле­ нии программ. Индексы станций назначаются по определенной си­ стеме (с учетом принадлежности реки к бассейну моря и к бассейну большой реки). Телеграммы с гидрологическими данными посыла­ ются по уже принятому повсеместно условному адресу: «Горький вода», «Минск вода» и т. п.

40

Коды, схема деления территории СССР на районы, согласно которым устанавливается индекс станции, а также списки станций с указанием их индексов входят в состав наставлений по службе прогнозов, которые издаются Главным управлением гидрометеоро­ логической службы СССР.

§ 3. ОБРАБОТКА ДАННЫХ ИНФОРМАЦИОННОЙ СЕТИ

Телеграммы, поступающие в органы службы гидрологических прогнозов (в отделы гидрологических прогнозов бюро погоды, в гид­ рометеорологические бюро, в гидрологический отдел Гидромет­ центра СССР), немедленно расшифровываются и записываются в специальные журналы (для сведений об уровнях и температуре воды, а также ледовых явлений, для записи результатов снегомер­ ных съемок, наблюдений за волнением на водохранилищах и т. п.). Уже на этом этапе обработки сведения подвергаются первичной проверке и контролю.

Более тщательная проверка правильности поступивших сведений осуществляется путем построения совмещенных графиков колеба­ ний уровней воды на постах, расположенных на одной и той же реке или на соседних реках, а также путем сравнения данных, сообщае­ мых постами и станциями после того, как станет ясна общая кар­ тина развития по территории гидрологического процесса. Законо­ мерность изменения в данное время по территории значений той или иной гидрологической характеристики можно установить, напри­ мер, с помощью гидросиноптической карты, которая будет рассмот­ рена ниже.

В настоящее время ведутся работы по автоматизации службы прогнозов. Разработан предварительный проект, предусматриваю­ щий установку на гидрометеорологической сети унифицированных автоматических телеметрических гидрометеорологических станций (УАТГМС). Эти станции будут вести наблюдения и передавать ин­ формацию в специальные гидрометеорологические центры без уча­ стия человека, где и прием, и обработка будут производиться на ЭВМ.

В первую очередь будут автоматизированы наблюдения за уров­ нями и температурой воды. Предполагается, что наблюдения за ос­ тальными характеристиками режима (расход воды, ледовые явле­ ния и др.) будут производиться наблюдателем и вводиться в авто­ матизированную систему.

Первые опытные работы по автоматизации службы прогнозов уже начаты в Управлении гидрометслужбы Белорусской ССР.

§ 4. ФОРМЫ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ СВЕДЕНИЙ, ПЕРЕДАВАЕМЫХ ЗАИНТЕРЕСОВАННЫМ ОРГАНИЗАЦИЯМ

Формы и содержание сведений, передаваемых органами службы гидрологических прогнозов заинтересованным организациям, разно­ образны и зависят от их деятельности. Однако имеются и некоторые

41

общепринятые формы, как-то: гидрологические бюллетени и обзоры, прогнозы отдельных гидрологических явлений и т. п.

Ежедневный гидрологический бюллетень обычно содержит карту и небольшой обзор состояния водных объектов, табличные данные, а также ожидаемые изменения в состоянии водных объектов в бли­ жайшие дни. На рис. 9 приведена гидросиноптическая карта Евро­ пейской территории СССР, входящая в состав ежедневного бюлле­ теня, выпускаемого Гидрометцентром СССР. Кроме того, в этом бюллетене имеется гидросиноптическая карта Азиатской части

СССР и небольшой обзор развития гидрологических процессов на территории страны; в необходимых случаях в обзор включаются краткосрочные прогнозы развития наиболее важных гидрологиче­ ских явлений.

Местные органы службы гидрологических прогнозов выпускают гидрологические бюллетени по обслуживаемой ими территории. При этом на содержании бюллетеня сказывается специфика преобла­ дающего использования водных объектов в том или ином районе на­ шей страны. Так, в Средней Азии органы службы гидрологических прогнозов наибольшее внимание уделяют информации о водности рек на протяжении вегетационного периода и т. п.

Таблица 4 знакомит с формой выпуска долгосрочных прогнозов, а табл. 5 — краткосрочных прогнозов.

Т а б л и ц а 5

42

Хотя формы и содержание гидрологической информации под­ робно излагаются в наставлениях по службе гидрологических про­ гнозов, где обобщен многолетний опыт гидрологического обслужи­ вания различных отраслей народного хозяйства, все же специали­ сты гидрологи должны в каждом отдельном случае внимательно изучать не только запросы отдельных предприятий и организаций, но изучать и те области их деятельности, на которые влияет состоя­ ние водных объектов. Это позволяет постоянно улучшать гидроло­ гическое обслуживание и, следовательно, извлекать максимум пользы для народного хозяйства из сведений о текущем и будущем состоянии водных объектов.

В качестве примера специальной гидрологической информации можно привести бюллетень, выпускаемый Гидрометцентром СССР.

БЮЛЛЕТЕНЬ ОРДЕНА ЛЕНИНА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА СССР

№ 34

ОЖИДАЕМЫЙ ПРИТОК ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩА ГЭС В АПРЕЛЕ И ВО ВТОРОМ КВАРТАЛЕ И ОЖИДАЕМАЯ ВОДНОСТЬ РЕК РАЙОНОВ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В АПРЕЛЕ 1972 г., СВЕДЕНИЯ

О ВОДНОСТИ РЕК В МАРТЕ И В I КВАРТАЛЕ 1972 г.

Мо с к в а , 1972 г. Европейская территория СССР

Малоснежье определило незначительные подъемы уровня воды от талых вод на реках южных и западных районов. На реках бассейна Верхнего Дона такого низкого половодья не наблюдалось за последние 90 лет. На реках бассейна Верх­ него Днепра, где продолжаются подъемы уровней, половодье также будет очень низким. Сток Дона и Днепра за половодье ожидается примерно в два раза меньше среднего за многолетний период наблюдений и пройдет в основном в ап­ реле. Максимальный приток воды в Киевское водохранилище ожидается 1500— 1700 м3/с при норме 4750 м3/с, а в Цимлянское водохранилище 1300—1500 м3/с при норме 5250 м3/с.

Наиболее вероятная величина суммарного притока воды в водохранилища

суммарного притока от ожидаемой величины в зависимости от количества осад­ ков за второй квартал может составить ±15 км3. Повторяемость притока воды 132 км3 один раз в 5 лет. Приток воды в водохранилища каскада во втором квартале распределится следующим образом: в Рыбинское, Горьковское и Куй­ бышевское на 20—30% меньше среднего, в Камское — примерно на 10% больше нормы.

Малая водность рек в апреле и втором квартале ожидается и в северо-за­ падном районе. Приток воды к гидроэлектростанциям на Немане, Нарве и Вол­ хове составит 50—60% нормы, а приток к Плявиньской ГЭС на Западной Двине будет близким к наименьшему за последние 70 лет. Сток рек Карелин и Коль­ ского полуострова в апреле ожидается близким к норме, а во втором квартале — на 10—20% меньше обычного.

44

Кавказ

В апреле и во втором квартале приток воды к большинству гидроэлектро­ станций на реках Кавказа ожидается близким к средним многолетним значе­ ниям. Приток воды в Мингечаурское водохранилище во втором квартале будет около 6,4 км3 (норма 6,35 км3).

Сибирь

В апреле приток воды в озеро Байкал и боковой приток в Братское водохра­ нилище ожидается на 20—30% меньше нормы, а приток к остальным ГЭС на реках Сибири — около нормы.

Во втором квартале приток воды в водохранилища на Оби, Енисее и Ангаре ожидается на 10—20% меньше средних значении, а приток воды в Бухтарминское водохранилище будет примерно на 10% больше обычного.

Средняя Азия

В апреле и втором квартале приток воды к большинству гидроэлектро­ станций на реках Средней Азии ожидается на 10—20% меньше нормы. Близким

кобычному в апреле будет боковой приток воды к Чардаринской ГЭС и приток

кУчкурганской гидроэлектростанции.

Ожидаемый приток воды к гидроэлектростанциям в апреле 1972 г.

Всего таблица содержит данные по 46 гидроэлектростанциям.

45

ОЖИДАЕМАЯ ВОДНОСТЬ РЕК РАЙОНОВ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В АПРЕЛЕ 1972 г.

Средняя Азия

В связи с большим количеством осадков за зимним период и относительно поздней весной на Теджене п Мургабе в апреле возможно прохождение высоких паводков. Средние месячные расходы воды иа этих реках ожидаются на 20—30% больше нормы. Высокие паводки ожидаются также на иизкогорных реках Узбе­ кистана, Таджикистана и Южного Казахстана. По предгорьям рек Кашкадарышского, Сурхандарышского, Чпрчикского и Ангренского бассейнов возможно про­ хождение селей.

Водность большинства рек бассейнов Сырдарьи и Амударьи в апреле ожи­ дается в пределах 80—90% нормы. Близким к средним многолетним значениям ожидаются средние месячные расходы воды рек бассейнов Сурхаидарьи, Кашкадарьи и Зеравшана, а также рек Северной Киргизии и рек бассейна оз. Балхаш.

Далее идут прогнозы по рекам Туркменской ССР, Казахской ССР, Север­ ному Кавказу, Азербайджанской ССР, Армянской ССР и Грузинской ССР — всего по 120 рекам.

46

В бюллетене помещена также таблица, содержащая сведения о фактическом притоке воды в водохранилища гидроэлектростанций в марте и I квартале 1972 г.

Всего таблица содержит данные по 46 гидроэлектростанциям.

Предупреждения об опасном развитии гидрологических явлений (об очень высоких уровнях воды, заторах льда, внезапном замерза­ нии рек и т. п.) передаются органами службы гидрологических про­ гнозов в минимально короткий срок. В настоящее время Гидроме­ теорологическая служба СССР располагает большим каталогом так называемых опасных отметок, т. е. отметок уровня (и величин расходов воды) рек и озер, которые опасны для населенных пунк­ тов, предприятий, дорог и мостов и других сооружений. Повседнев­ ная связь гидрологов службы прогнозов со строительными органи­ зациями, возводящими гидротехнические сооружения, мосты, дамбы и т. п., а также с эксплуатационными управлениями водного транспорта, ирригационных систем и гидроэлектростанций необхо­ дима для того, чтобы всегда знать, какие изменения состояния рек, озер и водохранилищ могут быть в данное время опасны для того или иного объекта.

В заключение еще раз отметим, что материалы наблюдений, по­ ступающие с информационной сети станций и постов, представляют собой исходные данные для составления гидрологических прогно­ зов. Получая систематическую информацию, гидрологи службы прогнозов постоянно следят за развитием гидрологических явлений,

атакже за гидрометеорологической обстановкой, складывающейся

вбассейне, например, к моменту начала таяния снега, вскрытия рек и т. д.

§ 5. ФОНД НАУЧНО-ОПЕРАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ОРГАНОВ СЛУЖБЫ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ПРОГНОЗОВ

Для своей повседневной работы органы службы гидрологиче­ ских прогнозов должны располагать не только сведениями о теку­ щем состоянии рек и работами, в которых четко изложена методика прогнозов того или иного гидрологического явления на реках, озе­ рах и водохранилищах данного района, но также обширным фондом материалов гидрологических и метеорологических наблюдений

47

Г л а в а III

ПРОГНОЗЫ РАСХОДОВ ВОДЫ И УРОВНЕЙ РЕК НА ОСНОВЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ РЕЧНОГО ПОТОКА

Методика этих прогнозов основывается на закономерностях дви­ жения воды в руслах и закономерностях притока (и оттока) воды к рассматриваемым участкам этих русел в результате поступления воды из притоков и рассредоточенного (бокового) притока (и от­ тока) воды вдоль пути движения речного потока. В значительной части эти прогнозы составляются на основе метода соответственных уровней (расходов) воды. Их заблаговременность и точность зави­ сят в первую очередь от длины реки, скорости течения, величины промежуточного притока и формы паводка. Для небольших горных рек заблаговременность обычно составляет всего несколько часов. По мере роста длины реки и уменьшения уклона она увеличивается до нескольких суток и на больших равнинных реках достигает даже 15—20 дней. Наибольшую сложность представляют прогнозы в периоды прохождения паводков и половодья.

Паводок или половодье формируется в результате относительно кратковременного поступления в реку больших масс воды, вызы­ ваемого выпадением сильных дождей или таянием снега. При про­ гнозах рассматриваются два случая:

1) паводок уже сформировался и на рассматриваемом участке реки дополнительное поступление воды с прилегающих частей бас­ сейна, а также расходование воды из русла на испарение и фильт­ рацию пренебрежимо мало; такие участки обычно считают практи­ чески бесприточными;

2) движение паводка и поступление воды с бассейна происходят одновременно.

Первый случай, естественно, является более простым, так как решение задачи прогноза сводится только к расчету движения и трансформации паводка. Это позволяет способы прогнозов на бесприточных участках рассматривать отдельно.

Второй случай является более общим и значительно более слож­ ным, так как здесь приходится делать как расчет передвижения и трансформации паводка, так и расчет влияния на его форму и раз­ меры промежуточного притока (и оттока) воды на участке. В связи с этим способы прогнозов уровней и расходов воды на приточных участках должны рассматриваться тоже отдельно.

§ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗОВ

Как отмечалось, наиболее просто задача о прогнозе расходов воды решается для бесприточного участка. Решение основывается на использовании данных наблюдений водомерных постов; эти дан­ ные характеризуют распределение расходов воды в пространстве