книги из ГПНТБ / Тезисы докладов совещания по вопросам экспериментального изучения стока и водного баланса речных водосборов

20

ПАЛІЙЧУК D.D. (Закарпатская стоковая станция)

ИССЛЕДОВАНИЕ СТОКА НА ЛОГАХ ЗАКАРПАТСКОЙ СТОКОВОЙ СТАНЦИИ

В докладе приводятся результаты анализа исследований влия­ ния леса на величину годового стока с учетом влияния других фак­ торов (средняя высота бассейна» величина водосбора и др.), а также даются характеристики дождевых паводков (коэффициенты сто­ ка, максимальные модули стока и продолжительность паводков) по различным логам станции.

Для открытого (полевого) лога приводится водный баланс.

ДЕНИСОВ D.M. (Ср. Аз. НИТИ)

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА ГОРНЫХ РЕК

Процесс стока рек, в частности горных, представляет собой сложное многофакторное явление, описание которого на современ­ ном уровне требует значительных экспериментальных и теоретичес­ ких усилий.

Изучение закономерностей стока реки можно представить со­ стоящим из следующих основных этапов.

1.Поступление влаги на элемент поверхности бассейна, дви­ жение по элементу поверхности, ее инфильтрация и испарение.

2.Поступление влаги на весь бассейн, движение по поверх­ ности бассейна, инфильтрация и испарение.

3.Движение воды в толще бассейна, условия выхода ее на по­ верхность и поступление в русловую сеть, испарение грунтовой во­ ды и ее отток (или приток) через подземный водораздельный кон­

тур.

4. Движение воды по руслу.

Одной из существенных особенностей формирования стока гор­ ных рек Средней Азии является отсутствие более или менее зна­ чительного поверхностного склонового стока. Движение воды в бас­ сейне к руслу реки осуществляется главным образом не по его по­ верхности, а в толще грунтов.

Вода либо непосредственно доходит до русла под землей, ли­ бо внхрДит на дневную поверхность в нижней части склонов в виде мочежак й затем уже достигает русла реки поверхностным путем.

21

Отмеченноб обстоятельство имеет вяхиря значение в практи­ ческом и теоретическом исследовании закономерностей стока горных ре®. Прежде всего, для его описания не применима схема изохрон»

трации для описания стока горных рек Средней Азии в значительной степени обесценивается тем, что объем водообразования, представ­ лявший собой разность между объемом поступивших осадков и объе­ мом испарения и профильтровавшейся воды, находится в пределах точности измерения (и тем более расчета) указанных объемов. По­ этому решение задачи о формировании поверхностного стока стано­ вится крайне неустойчивым. Кроме того, экспериментальные и тео­ ретические исследования по инфильтрации не вскрывают такого весь­ ма важного звена в гидрологическом процессе, как движения вода в грунтах к русловой сети.

Сказанное позволяет внести коррективы в отмеченные этапы ис­ следования. Прежде всего можно избавиться от инфильтрационных ис­ следований (так как поступающая влага на поверхность склонов практически полностью инфильтруется) и кроме того упразднить ис­

2.Поступление влаги на поверхность всего бассейна и ее ис­

парение.

3.Трансформация воды бассейном.

Первый этап исследования включает в себя регистрацию выпада­ ющих осадков осадкомерами, способы расчета интенсивности таяния снега, водоотдачи и испарения влаги на основе данных метеорологи­ ческих станций (величины таяния, испарения и водоотдачи могут-так­ же и измеряться). Расчет интенсивности таяния и испарения может быть произведен как на основе уравнения теплового баланса, так и по эмпирическим формулам. Расчет интенсивности водоотдачи осу­ ществляется на основе уравнений баланса массы и фаз воды в снеж­ ном покрове.

Второй ахал состоит в нахождении способов пространственной интерполяции и экстраполяции гидрометеорологических элементов . Необходимость этого этапа исследования и его исключительная важ­

точках бассейна все необходимые гидрометеорологические величины или рассчитать их по формулам, аргументы которых известны толь­ ко в местах расположения метеорологических станций.

Для торных условий Средней Азии автором были получены спо­ собы пространственной интерполяции и экстраполяции температуры и влажности воздуха, а также суточных сумм суммарной радиации, поступающей на различно ориентированные склоны при различной облачности (см. работу "Схема расчета .рографа стока горных рек"). Кроме того сделана попытка в выявлении распределения осадков в горном бассейне и дано несколько схем расчета поступ­ ления талой и дождевой воды на поверхность горного бассейна.

Трансформация воды бассейном так хе является одним из важных звеньев в цепи гидрологического процесса. Дело в том,что расход воды,проходящий через замыкающий створ, как правило, не равен расходу воды поступающему в это время на поверхность бас­

его поверхность,в функцию, описывающую ее прохождение через за­

ключается в определении характера водопроницаемости толщи бас­ сейна до уровня замыкающего створа.

Для горных рек, опытное определение водопроницаемости грун­ та ДО уровня замыкающего створа технически пока це выполнимо.

На первый случай здесь,видимо, следует искать эмпирические связи,устанавливающие зависимость расхода воды в замыкающем створе от объема воды в жидкой фазе в бассейне. Параметры этих связей будут выражать некоторые интегральные гидрогеологические

трансформации влаги бассейном - однообъемная и двухобъемная.

БОГОЛЮБОВ С.H. (ITii)

К ВОПРОСУ о СТРУКТУРЕ ЦиДЗЕМНОГО СТОКА В РЕКИ

Вопрос о структуре речного стока является одним из важных в гидрологии.

Современное представление о формировании речного стока предусматривает наличие поверхностного, верховодного и глубинно­ го подземного стока, однако надежных приемов выделения каждого из них не имеется.

C несколько больше* определенностью мн можем провести гра­ ницу между поверхностным и глубинным подземным стоком. Верховод­ ный подземный сток в зависимости от ряда обстоятельств относят к поверхностному или к глубинному стоку.

Наиболее распространенным приемом для выделения глубинного подземного стока является метод К.П. Воскресенского,дополненный выводами Б.И. Куделина ,о прекращении подземного питания при про­ хождении паводочной волны.

Обусловленность поверхностного и подземного стока одними и теми же факторами, что подтверждается сопоставлением частных уровней водного баланса, позволяет применять для анализа графики связи этих видов стока.

Наиболее пригодными для гидрологического анализа является графики зависимости суммарного стока и разности между ним и под- земным-гдубинным стоком. Эту разность иногда ошибочно принимает за поверхностный сток, игнорируя возможность участия в его фор­ мировании верховодного CTOK‰'

Сопоставление суммарного стока и разности между ним и глу- бинным-подземным стоком за длительный период наблюдений позволя­ ет выявить структурные особенности глубинного подземного стока и, в частности, наличие и величину гарантированного, т.е. ежегодно обеспеченного глубинного подземного стока, а также наличие и ха­ рактер менявшейся его части.

Сопоставление гарантированного подземного стока по 64 гидро­ логическим станциям с длительным рядом наблюдений (1139 годопунк-

тов) по 8 геофизическим районам иди регионам лесостепной зоны EIC показало, что наибольшего своего значения (I,I0-I,60 κ∕ceκ,c км^)

гарантированное глубинное питание достигает в районе глубокого вреза русла рек (Средне-Русская возвышенность, Авратынские горы), а наименьшего (нуль) - в засушливых районах (Бугско-Ингуледкая .

24

равнина, степная часть Общего Сырта) и в районе сильно заболочен­ ного Верхне-Бугского Полесья.

Для Волынской лессовой равнины, Подольско-Приднепровского

района и Завол« жского плато глубинное питание находится в преде­ лах 0,30-0,40 л/сек.с км^.

тически равен нулю.

Наибольшего своего значения (0,40) этот показатель дости­ гает у рек склонов Авратынских гор. Для остальных пяти районов он оказывается в пределах от 0,09 до 0,20.

Полученные значения характеристик подземного глубинного сто­

почвы, что подтверждает высказывание Б.Л. Личкова о формировании подземного стока под влиянием не толью эндогенных (внутренних ), но и экзогенных (поверхностных) факторов, которым по нашему мне­ нию должно быть отдано преимущественное значение..

Изложенный прием анализа структуры глубинного подземного

1. Вопрос о структуре подземного стока в реки при наличии и отсутствии гидравлической связи речных и грунтовых вод,особен­ но в период половодья, до настоящего времени является спорным И весьма актуальным вопросом современной гидрологии, базирующейся на гинетических методах расчета стока.

Недостаточная изученность взаимной связи речных и грунтовых вод, обусловленная малочисленностью этих исследований при много­ образии природных, ежегодно меняющихся факторов, не позволяет

дами в период весеннего половодья проводилось в 1962-64 гг.Вал­ дайской научно-исследовательской гидрологической лабораторией ¡■.¡/,і участии Государственного гидрологического института в бас-

и уровней грунтовых вод по створам стационарных и временных скважин Ha прирусловых участках рек, сложенных различными по во­ допроницаемости почзо-грунтами.

J4 Выполненные исследования показали, что при амплитудах колебания уровней воды в реках от I до 5 м в зависимости от во­ допроницаемости грунтов и наличия мерзлых почв отсутствует или имеет место гидравлическая связь между речными и грунтовыми во­ дами, обусловливавшая как прямые (к руслу), тех ■ обратные укло­ ны зеркала грунтовых вод. В последнем случае грунтовое питание из водоносных пластов, вскрываемых руслам» рек, прекращалось на период от 3 до 9 суток. Наиболее продолжительное прекращение грунтового стока наблюдалось в песчаных береговых участках р.Березайки в период прохождения пика, половодья при амплитуде уров­ ня речных вод в l,ɪ м (1964.г.).

В ряде случаев,.при значительной амплитуде колебаний реч­ ных вод и хорошо водопроницаемых грунтах, мерзлый слой почв поч­ ти полность» предбггвращалйпоступление речных вод в-■ берега.

4. Наличие различных условий поступления грунтовых вод в реки в период весеннего половодья свидетельствую о необходимо­ сти совершенствования практических схем расчета выделения грун­ тового стока и продолжения натурных‘исследований этого процесса с выявлением соотношения участков рек,- имеющих различные типы подземного питания.

МОЧАЛОВ В.П. (Алма-Атинскаяселестоковая станция)

РАСЧЕТ ПОТЕРЬ НА ИКЙЬТРАЦИЮ ПО ДАНИМ ИСКУССТВЕННОГО

ДОІДЕВАНИЯ В,ЗАНЛИИСКОМ АЛАТАУ

При расчете объемов и максимальных расходов дождевых па­ водков возникает необходимость определения потерь стока. К нам -

более существенным потерям относится инфильтрация воды в почво­ грунты.

Инфильтрационная способность бассейна может бнть определе­ на с помощью экспериментальных исследований, проведенных на ге­ нетическій разнородных почво-грунтах.

26

Алма-Атинская селестокозая станция УГМС Казахской CCP в те­ чение летне-осенних периодов 1961-1963 гг. проводила эксперимен­ тальные исследования инфильтрации почво-грунтов методом искусст­ венного дождевания в горной части бассейнов рек Малая Ллматинка, Тургеня, Каскелена, Аксая и Большая Ллматинка. опыты были приве­ дены на всех почвенных разностях, встречавшихся в диапазоне вы­ сот ОТ IIOO до 3100 и над уровнем моря. Эксперименты проводились также на тропах, дорогах, оползнях, конусах выносов, распаханных участках склонов и т.д. Всего было поставлено более 500 опытов.

В основном использовалась дождевальная установка ОГМИ (площадь орошения I м2), которая позволяет имитировать любой график дождя

с предельной интенсивностью до 10-12 мм/мин.

Для определения потерь стока на инфильтрацию использовалась формула О.Б. Виноградова, имеющая вид:

показала ее пригодность для расчета потерь как для малых площадок (1-Ю м2), так и для малых водосборов.

Для почв исследуемого района фаза установившейся инфильтра­ ции (фильтрации) наступает сравнительно быстро. Величину потерь на инфильтрацию от начала стока до момента установившейся инфиль­ трации можно отнести к первоначальным потерям (Но), которые яв­

Потерями на спаде ( Hcn ) можно пренебречь.

Для всех видов почв исследуемого района инфильтрационный па­ раметр ( fa ) определялся непосредственно по экспериментальным

данным. В тех случаях, когда инфильтрационный параметр по техни­ ческим причинам невозможно было определить, он определялся по формуле (I), представленной графически в виде номограммы.

Инфильтрационная способность почво-грунтов в исследуемых во­ досборах изменяется с высотой местности в соответствии с чередо­ ванием почвенно-ботанических- зон, что дает основание составить

схему распределения инфильтрационного па.раметра (∕fo ) для северно­ го склона Заилийского Алатау. Малыми величинами инфильтрации отли­ чается высокогорье (отметки 2200 - 3100 м) от низкогорья ( IIOO -

1500 м).

В исследуемом районе поверхностный склоновый сток при естест­ венных интенсивностях дождей наблюдается не повсеместно и ТОЛЬКО ' при определенных условиях.

Массовый (нерегламѳнтированный) выпас скота оказывает сущест­ венное влияние на ухудшение инфильтрационной способности почв. Склоны при этом покрываются большим количеством троп с частично

Массовый выпас скота, большие площади,занятые пашней, нали­ чие дорог, большого количества троп, оползневых участков и т.д. зачастую приводят к образованию высоких дождевых паводков, которые нередко перерастают в селевые. <

КАПОТОВ А.А. (ВНИГЛ)

ПРОМЕРЗАНИЕ ПОЧВО-ГРУНТОВ В БАСЮЖНЕ р.ШЕЛОНЬ, • '

1. Глубина промерзания почво-грунтовлв^(сочетании с...их увлаж­ ненностью (степень цементации}мерзлых почв)Іявляется ОДНИМ из ос­

иванию почво-грунтов было уделено особое ^вникание. Так, перед 'тачалом половодья 1963 г. глубина промерзания почвогрунтов . была определена в 768 пунктах, весьма равномерно расположенных в пре­ делах водосбора, площадью 6820 км. Определения глубин промерзания почво-грунтов сопровождались измерениями высоты снежного покрова,

также отбором проб для определения влагозапасов (в. 50 пунктах).

28

В период половодья через камне 2-і дня определялась глубина от­ таявшего слоя почвы в 600÷800 точках по 40 снегомерным линиям.

3. Эти данные позволили :вняснить влияние различных факторов (облесенность, рельеф, ‘высотаснежного покрова,\гпочво-грунты И их увлажненность) на глубинудяром^занляпочво^грунтов и ее рас­ пределение по плоцади водосбора? Одновременно было сделан.; ^jl o-

ставленме средних величин-промерзания почво-грунтов в бассейне р.Вѳлони с их глубиной промерзания, измеряемой на станциях гид-

р.Шелони выявлено влияние промерзания и оттаивания почво-грунтов на аккумуляцию талых вод в почво-грунтах, на поверхностный и под­ земный сток, величины коэффициентов стока в различные фазы поло­ водья и водный баланс бассейнов.

СОЗЫКИН Н.Ф. (ВНИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЛВСОГВДРОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ИСТРИНСКОМ ОПОРНОМ ПУНКТЕ ВНИЛМ

В докладе излагаются методика и основные результаты много­ летних лесогидрогеологических исследований, проводившихся на раз­ личных по оолесенности небольных водосборах Истринского опорного пункта, расположенного в 70 км к С.-3. от г. Москвы. Исследуемые водосборы характеризуются суглинистыми грунтами, довольно глубо­

вод, эрозии почв и повышения влагообеспеченности используемых зе­ мель.

29

В настоящее время ГМО "Каменная Степь" располагает 30-летни­ ми рядами наблюдений на малых водосборах и ІЗ-летними - на стоко­ вых площадках.

Материалы наблюдений на лесных, частично залесенных и откры­

на снижение поверхностного стока оказывают правильно расположен­ ные на местности взрослые лесные полосы.

Вторым, несколько меньшим по влиянию на сток и эрозию почв комплексом факторов является создание изрезанного поперек склона на большую глубину микрорельефа: - противо-эрозионных валиков,пре­

вальной вспашки поперек склона и проч., способствующие лучшей во­ допроницаемости и водопоглащаѳмости почвы. Эффективность указан­ ных агроприемов возрастает при создании условий неравномерности . таяния снега.

глубокая поперек склона, до с поделкой больших противоэрозионных валиков.

В работе делается сопоставление величин стока с озими, травы

сезонного стока.

Анализ материалов наблюдений показал, что величины годового и весеннего стока, после проведения мелиоративных работ, увеличи-