книги из ГПНТБ / Тезисы докладов совещания по вопросам экспериментального изучения стока и водного баланса речных водосборов
..pdf!ЛАВНОЕ управление гидрометеорологической службы
ПРИ СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР
СОВЕЩАНИЯ ПО ВОПРОСАМ - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГОИЗУЧЕНИЯ СТОКА
ВВОДНОГО БАЛАНСА РЕЧНЫХ ВОДОСБОРОВ ?
1964г. ' . -⅛
|
|
|
|
|
|
" ! |
|
|
I ʃ ■ |
Γ⅛- |
|||||
' |
/ |
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
. |
s |
'V√⅛* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, ' ■ |
■ - |
|
|
. .∙ |
∙ Jj . J |
|
|
; |
■ |
<',⅛' |
||||
|
|
\ |
|
|
|
|
√* |
|
|
|
|
• |
' |
'' |
' і1 |
|
|
. |
. |
∙ |
|
‘ |
.√∙v |
|
|
|
∙∙<∙∙,y. |
||||
t |
|
|
|
|
|
|
|
I- |
|
|
|
|
|
|
|
_■ ≈ x |
' |
|
|
|
|
|
|
■ г. хВ«лд«й. 1964 г.
ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ ПРИ tCOBETE МИНИСТРОВ СССР
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ордена трудового красного знамени
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
'V
ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ
СОВЕЩАНИЯ ПО ВОПРОСАМ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ СТОКА И ВОДНОГО БАЛАНСА РЕЧНЫХ ВОДОСБОРОВ
1964г.
г. Валдай 1964г,
∙~^Γ^∙. ГѴБЛИЧНАЯ
. ч'ŋ‰t∙Λ4H4ECKA*
• ' - ¿КА СССР-
А
•з
КРЕСТОВСКИЙ О.И., Спотова н.и. (внигл)
СТОК И ВОДНЫЙ БАЛАНС БАССЕЙНОВ В ПЕРИОД ВЕСЕННЕГО ПОЛОВОДЬЯ (на примере р.Шелони)
1. Современный этап развития гидрологических исследований характеризуется началом вирокого внедрения детальных воднобалан совых наблюдений, на основании которых представляется возмож ность объективно и всесторонне оценить величину и ход какого-ли
бо компонента в зависимости от соотношения величин |
остальных |
|
элементов |
водного баланса речного бассейна. Воднобалансовые ис |
|
следования |
в различных физико-географических условиях |
позволят |
найти в дальнейшем те основные закономерности и зависимости меж ду основными элементами водного баланса и обусловливающими их факторами, использование которых даст возможность производить на дежные воднобалансовые и водохозяйственные расчеты для различных
территорий |
страны. |
|
|
|
за |
||||
любой |
2. |
Расчетное уравнение водного баланса речного бассейна |
|||||||
|
период времени может быть представлено |
в виде: |
|
|
|
||||
где |
|
X |
- |
|
X.= y+Z+∆U+W+W |
У+Z |
- речной |
сток |
|
|
осадки - приходная часть баланса; |
||||||||
и суммарное испарение с различных поверхностей водосбора, |
вклю |
||||||||
чая транспирацию растительностью - расходная часть водного |
|
ба |
|||||||
ланса; |
|
ли |
- |
изменение аккумулированных суммарных запасов |
воды |
||||
в бассейне, |
равное разности между величинами |
запасов |
воды |
в |
бас |
сейне на конец.и начало рассматриваемого периода времени. Поло жительный знак разности указывает на пополнение запасов воды в бассейне, а отрицательный - на их убыль. Аккумулированные запасы в бассейне слагаются из запасов воды в снеге, во льду и в лужах на поверхности водосбора, в болотах и заболоченных понижениях, в озерах, в почвогрунтах зоны аэрации, в грунтовых водах и в рус ловой сети бассейна; W - величина водообмена с водоносными пластами, включая артезианские горизонты, области питания и раз грузки которых не совпадают с контуром водосбора. Для каждого речного бассейна этот водообмен в различные сезоны года может
иметь только один знак - положительный при оттоке воды из |
бас |
|
сейна или |
Nотрицательный, - при поступлении воды из других |
бас |
сейнов; |
- невязка водного баланса, обусловленная погремнос- |
тями определения его компонентов, в связи с чем для отдельных балансов она имеет переменный знак.
4
Поскольку величины V/ и N не могут быть учтены непосред-* ственными наблюдениями или расчетами, то их умма является оста точным членом уравнения водного баланса. Однако, при осреднении водных балансов за ряд.лет или однотипных сезонов суммарная ве личина невязки баланса ( N ) становится равной нулю, а останочный член уравнения будет соответствовать величине водообмена ( √) с соседними бассейнами.
3. В исследованиях формирования весенних половодий 1962 и 1963 гг. в бассейне р.Шелони были организованы непосредственные наблюдения за всеми составляющими водного баланса речных бассей
нов.
»
Исследования проводились с целью дальнейшего детального, изу чения условий формирования весенних половодий в пределах сравни тельно крупной речной системы и привязки аналогичных?многолетних исследований, проводимых ВНИГЛ на небольших водосборах.
Материалы исследований в бассейне р.Шелони характеризуют водный режим и баланс вод в период половодий для 50 различных по физико-географическим характеристикам водосборов с -диапазоном их площадей от I до 5Q0Q кі/ и в целом для бассейна р.Шелони, пло щадью 6820 км2, расположенного в Северо-Западном районе EIC.
4.В докладе излагаются предварительные результаты анализа характеристик стока весенних половодий и водных балансов 50 во досборов бассейна р.Шелонь.
5.Основные различия в величинах максимального' стока, стока за половодье и отдельные его фазы обусловливались толькоразли
чиями в физико-географических характеристиках водосборов, влияю щих на интенсивность снеготаяния, величину и ход аккумуляции та- і
лых вод в бассейнах и дальнейшее поступление этих вод в |
речную |
сеть в процессе половодья. |
большие |
Анализ водных балансов водосборов показывает, что |
различия в величинах стока были обусловлены закономерными разли чиями в соотношениях элементов водного баланса бассейнов в от дельные фазы половодья. Например, потери талых вод за половодье на аккумуляцию и испарение для некоторых водосборов-достигали..
50%, тогда как для других водосборов (полевдх с суглинистыми • почво-грунтами) они практически отсутствовали, в связи с чем ко эффициенты стока были равны и даже превышали I.
6. Отдельное место,в докладе уделено^андиизу сравнительно
небольших знакопеременных величин невязок-водных балансов, на основании чего делаетбй вывод о пелной.возможности и перспектив ноготи ведения в настоящее время комплексних воднобалансовыхис
5
следований не толью на малых водосборах стоковых станций, но и на относительно больших речных водосборах.
7. В заключение высказываются некоторые методические |
реко |
мендации по организации воднобалансовых исследований на |
речных |
водосборах. |
|
БОЛЬШАКОВ Л.Н., МИХАЙЛОВА В.И., ШАК В.Г. (Киргизский НИВХ)
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА И ВОДНОГО БАЛАНСА СКЛОНОВ В ГОРНОМ РЕЧНОМ БАССЕЙНЕ р. ЧОН-КЫЗЫЛ-СУ
1.Изучение закономерностей процессов формирования стока и водного баланса в горных речных бассейнах имеет большое теорети ческое значение и приобретает особую актуальность при составлении справочника по водным ресурсам СССР.
2.Водосборные бассейны большинства рек Киргизии характерны
тем, |
что при относительно небольших их величинах, порядка |
2 u- |
IOOO |
км^, они простираются на высотах 500-5000 м, охватывая |
пр«і |
этом полупустынные, степные, лесостепные, альпийские и субальпий ские пояса. В верховьях рек водосборные бассейны часто xapaκι:∙. ;ч- зуютея распространением ледников, вечных снегов и снежников.
Рассматривая подстилающую |
дневную поверхность водосборов (в |
||
смысле изучения потерь осадков |
и |
стока) можно выделить две |
край |
ние категории: площади, имеющие |
почвенный покров с растительнос |
||
тью, где испарение относительно |
велико и площади, покрытые |
осы |
пями и скалами, где испарение относительно небольшое за счет ин- ■
тенсивного поверхностного |
стока осадков |
или же просачивания |
их |
в нижележащие горизонты. |
Все остальные |
поверхности можно отнести |
кпромежуточной категории.
3.Исследования условий формирования стока с эксперименталь
ного речного бассейна Чон-Кызыл-Су начато с 1954 г., а с 1961 г. - изучение элементов водного баланса на стоковых и испарительных площадках, располагающихся в этом речном бассейне в разных ву сотных зонах на склонах различной экспозиции и подстилающей днев ной поверхности.
4. В докладе сообщается о результатах исследований условий формирования стока р.Чон-Кызыл-Су и приводятся данные, характери
зующие количественные соотношения элементов водного баланса |
на |
элементарных площадках в связи с вертикальной зональностью, |
ха |
рактером подстилающей поверхности, экспозиции склонов и выявлени ем нижней границы области активного формирования стока. Кроме то-
6
■ ɔ, приводятся соображения no-дальнейшему развитию и совершенст во занию методики изучения условий формирования стока горных рек на базе экспериментальных речных бассейнов«
БУЛАВКО А.Г. (Институт водных проблем Госплана БССР)
KObUUlEKCHHv-. ПОКАЗАТЕЛЬ УРОВНЯ ВЛАГиЗАІІАСОВ
ВРЕЧНЫХ ВОДОСБОРАХ
Ввкладе сообщается о зоэмохных путях решения водного Saπaiιca речных бассейнов за отдельный гидрологический год. При
этс-ч рассматриваются следующие вопросы.
I. Уравнение водного баланса речного водосбора для отдельнто года.
Речной водосбор как особая гидрологическая система, фи зико-географические характеристики которого определяют направ ленность и развитие процессов формирования водного баланса.
J. Влагозапасі. речного водосбора как элемент водного ба ланса, их структура и уровеко.
⅛. Существующие сіособы количественной характеристики уровня влагозаласов и их критическая оценка. Необходимость комп лексного показателя уровня глагозапасор. Требования, которым долтьн удовлетворять тако?, показатели.
5.общие представления о нормальных зависимостях мевду эле ментами водного баланса речного водосбора и их характере.
6.Нормальвая критая зависимости стока от.осадков.
7. Отклонение годовой величины речного стока от его нор мального значения как комплексный показатель уровня влагоыапасов на начало гидрологического года.
8.Особенности построения нормальной кр.-Э/Й зависимости стока от осадков для отдельного ре-.ноге вод. сбора.
9.Опыт применения комплексного показателя уровня влегозапасов к расчету водного баланса речных водосооров за отдельные гидрологические годы.
ByjLAroBCKlLl А.И. (Институт географии АН СССР)
ВОДНЫЙ БАЛАНС КОРНЕОБИТАЕМОЙ ЗОНЫ ПОЧВЫ И МЕТОДЫ ETC ИЗУЧЕШЯ
іJ
I. Водный баланс почво-грунтов в значительной мере опреде- ^,eτ режим поверхностного и подземного питания рек. Его изуче
7
ние имеет так же самостоятельный интерес, связанный с решением ряда практических задач.
2.Зона активного влагообменЬ. почво-грунтов обычно совпала',
сее корнеобитаемой зоной. Уравнение водного баланса корнеобитаімой зоны почво-гоунтов можно написать в виде:
где |
V - влагосодегржание∙j^=Hкорнеобитаемей-y+Q-E, |
зоны, H /-■ осадкиɪ |
, |
||
У |
- поверхностный сток, CL |
- влагообмен с нижележащими почво |
|||
грунтами и грунтовыми водами, |
E |
- испарение. |
от |
||
|
3. Хотя поверхностный сток в |
значительной мере зависит |
водного режима почво-грунтов, его исследование по ряду причин удобно рассматривать в качестве самостоятельной задачи. Зависимос ти испарения от определяющих его факторов к настоящему времени изучены относительно лучше по сравнению с некоторыми другими ком понентами уравнения / I /. В целях более широкого применения этих зависимостей необходимо организовать массовое определение входя щих в них параметров для различных физикогеографических условий , и в особенности, распределения водопоглащающих корней по почвен ному профилю.
Зависимостей для определения влагообмена корнеобитаемой зоны с лежащими ниже почво-грунтами в настоящее время посуществу н_ имеется и не разработаны методы измерения этой величины.
4. Для определения распределения водопоглащающих корней и по тока влаги по почвенному профилю можно использовать уравнение не разрывности для почвенной влаги и какого-либо растворенного в ней
индикатора. При этом нужно использовать два уравнения. |
Перво' |
уравнение связывает поток влаги с потоком индикатора, |
второе .- со |
держание индикатора в единице объема почвы с ее влажностью. |
Уравнение неразрывности выражает условие баланса влаги и ин дикатора и в проверке не нуждается. Для второго, дополнительного уравнения, необходимы разработки простого метода определения так называемого нерастворяющего объема воды.Практически очень важное значение имеет использование в качестве индикатора почвенного раствора.Имеющиеся косвенные данные свидетельствуют о том,что для почв, содержащих заметное количество легкорастворимых солей, ис пользование этого пути не встретит существенных трудностей.
5. Материалы подобных экспериментальных определений можно ис пользовать для построения эмпирических, а затем и теоретических зависимостей потока влаги в почве от определяющих его факторов. При наличии таких зависимостей при заданных величинах осадков и поверхностного стока .возможно реиение уравнения / 1.7, в реэуль-
8
тате которого находится влажность корнеобитаемого слоя почво грунтов и связанная с ней величина испарениг Эти данные, кроме ТОГО, НеоОлОДИМЫ для изучшия поверхностно!-. подземного стока.
МЕЗЕНЦЕВ υ.U. (Омский сель хоз. и..статут)
ЬиДНО-ШАНСОВОЕ РАСЧЕТЫ И КОСВЕННЫJ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕУЧИТЫВАЕМЫХ ОСАДКОВ НА ДОВДЕМЕРНОЛ СЕТИ з ч
1. Метеорологические приборы, используемые сетью.станций и постов, недоучитывают некоторой части атмосферных осадков, в том числе конденсационной влаги. Это приводит к искажению естествен
ной картины увлажнения и, в частности, |
к преуменьшению |
|
разности |
||||||||||
осадков и стока, принимаемой для среднего |
годового периода |
за |
|||||||||||
CJHMapHoe испарение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
ре |
||||
|
2. Задача расчета водного баланса участка суши должна |
||||||||||||
шаться |
совместно с тепловым его балансом. |
|
|
|
проме |
||||||||
|
Уравнение водного баланса для некоторого расчетного |
||||||||||||
жутка времени можно написать в виде: |
|
|
|
(I) |
|
||||||||
|
|
X-і-SX +5 +U1 + ,vvj-Z +У+U2 ÷V2 f |
|
|
|
||||||||
а уравнение теплового |
баланса: |
|
|
|
|
|
(2) |
|
|||||
где |
X |
и |
|
R=^Z + P + β, |
|
|
|
|
|
кон |
|||
U1 |
- измеренные и |
недоучтенные осадки; 5 |
- |
||||||||||
денсация; |
- поступление подземных вод к испаряющему почвен |
||||||||||||
ному слою; |
U2 |
- инфильтрация атмосферной |
влаги |
- питание |
под |
||||||||
земных вод; |
Ц и W2остатки |
влаги в |
испаряющем слое почвы на |
||||||||||
начало и конец расчетного периода; |
Z |
- суммарное испарение; |
|||||||||||
У - сток; |
R, |
- радиационный |
баланс; |
P |
- турбулентный |
тепло |
|||||||
обмен; |
β - |
теплообмен |
в почве; |
«Z |
- скрытая теплота испарения. |
||||||||
|
Исключая из (I) и (2) величину |
¿ |
, |
можно |
получить: |
|
|||||||
где |
А |
A=5x+5 + u1-uz=-^(i-R4ß)+y-x+u'-w2, |
(J) |
|
|||||||||
- суммарный недоучет осадков и других факторов |
увлажне |
||||||||||||
ния. |
Для среднего года |
W1-W2-O |
и |
B-O |
, поэтому уравне |
||||||||
ние |
(3) |
примет |
вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ax⅛(f-t) + s-χ- |
("О |
|
чина |
Таким образом, при наличии данных ой |
, |
P |
, У |
и |
X |
|
вели |
|||||||||||||||||||
А |
|
определяется прямым, путем. |
Например, |
в пункте Салехард, |
|||||||||||||||||||||||
где |
|
ft |
|
= |
HI |
ккал/см2, |
ɪ |
= 0,05, |
У |
|
= 300 мм/год и X |
|
= |
445 мм |
|||||||||||||
в год, |
величина |
А |
|
составляет: |
|
|
- 445 = |
187 мм/год |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
А |
= |
-ɪ- (I - 0,05) + 300 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
OyOo |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Следовательно, суммарное испарение будет равно не |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
445 |
- Juo |
= |
145 мм, |
|
как это |
обычно |
принимается, |
а |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
F = |
445 |
+ |
187 |
- 300 = |
332 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
НИИ |
|
3. Косвенный метод расчета величины |
А состоит в использова- |
||||||||||||||||||||||||
|
балансового уравнения, предложенного' автором в форме: |
|
,,λ |
||||||||||||||||||||||||
|
|
У |
|
_ X≠A i- √,-V√π |
Г і. |
f |
Zm |
|
|
vh-ɪ |
> |
|
|
|
|
|
|||||||||||
где |
|
Zm |
|
|
|
|
|
|
|
|
L l^* X + А + |
√,-V√z/J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Zm |
|
|
|
|
£т |
|
|
% |
возможное испарение, |
определяемое по со |
|||||||||||||||||
|
|
|
“ максимально |
||||||||||||||||||||||||
отношению |
|
|
? |
= fL~β. |
|
|
|
|
|
|
|
|
QoJ |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∕cs |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Для среднего годового интервала времени уравнение (5) имеет |
|||||||||||||||||||||||||
вид: Zn-X |
|
■I ≈⅜H √⅛)Ti, |
|
|
|
|
|
|
|
(7) |
|||||||||||||||||
где |
|
7 |
-ft |
|
|
(5) |
легко представляется в |
виде графика |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Уравнение |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
_У |
_ / ( X+A÷ √,-V√3) |
|
|
|
|
u |
|
_ |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Zm |
|
Г V |
|
Zm |
/ |
. величин |
|
, X |
|
|
√, |
и |
|||||||||
по которому при известных значениях |
У , |
Zm |
|
B |
|||||||||||||||||||||||
|
легко |
определяется |
величина |
А |
|
|
|
|
А |
состоит |
|
|
|||||||||||||||
|
|
Второй косвенный метод расчета величины |
|
- |
|
ис- |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
_У |
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
пользовании уравнения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
XfA÷y, |
,Γ<√Zm-<W⅛jyi'3 |
|
|
|
(8) |
||||||||||||||
|
¼β |
|
|
Zm |
|
|
|
|
|
|
L |
I |
X÷A^4 |
|
|
/J |
|
|
|
|
|||||||
где |
|
- наименьшая |
влагоемкость |
почвы (мм) |
|
средняя для . |
|
||||||||||||||||||||
тельного слоя (0 |
- 200 |
см), |
|
- коэффициент, |
|
зависящий-от |
дея- |
||||||||||||||||||||
Z |
|
вод; - |
|||||||||||||||||||||||||
но-физических свойств почвы при |
влажности разрыва капилляров |
|
|||||||||||||||||||||||||
( Ѵ/рк |
), наименьшей влагоемкости ( |
Ь/нв |
) |
и определяется по |
со |
||||||||||||||||||||||
отношению: |
|
VZpk |
_ (Z- 1 )5z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(9) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Ѵ/нв 3z+Γ∕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Уравнение (8) |
также легко представляется в виде графика: |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
У |
_ |
S |
Г X÷A + ⅜√ι |
1 |
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Zm~' LZ∏> + W√v‰β)2J |
|
|
|
У |
, |
Zm |
, |
X |
|
, |
V/, ' |
, |
|||||||||
по которому при известных значениях величин |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
√pκ |
|
, |
Ѵ/н» |
и |
Z |
|
определяется величина Д . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Опыт применения описанных методов для территории Запад ной Сибири аспирантом Карнацевичем И.В. и для Центральной Якутии