1.3 Уравнения для многолетнего периода

Если уравнения (1.4) – (1.6) отнести к периоду (году), среднему из последовательного ряда большого числа лет, когда изменения средних многолетних запасов влаги будут очень малы и стремиться к нулю (), то для каждой группы бассейнов они получат вид:

1. для замкнутых бассейнов

; (1.4′)

2) для промежуточных бассейнов

; (1.5′)

3) для суходолов

. (1.6′)

Черта означает, что каждая характеристика имеет среднее многолетнее значение.

Из уравнения (1.4') следует, что среднее многолетнее значение, или норма стока , с водосборов, которые представляют собой замкнутые системы, зависит от нормы осадков и нормы на испарение .

Средний многолетний сток двух других групп водосборов зависит не только от зональных климатических условий (осадков и потерь на испарение), но и от других факторов: характера почво-грунтов, залегания водоносных горизонтов, вреза русел.

Глубина вреза русел определяется мощностью водотоков и данных климатических и прочих физико-географических условий зависит от размеров водосборных площадей.

Из приведенных выше уравнений водного баланса водосборов разных размеров и рис. 1.3 а вытекает, что сток малых и элементарно малых водосборов представлен только поверхностными снеговыми и дождевыми водами. По мере возрастания водосборной площади увеличивается ручейковая, тальвежная и русловая сеть, дренирующая почвенно-грунтовые и подземные воды, за счет которых увеличивается и общий сток. Переход от незамкнутых водосборов (систем) к замкнутым, русла которых дренируют все водоносные горизонты, характеризуется определенной площадью, которую назовем критической площадью F_кр. Сток рек, водосборы которых F_i > F_кр при прочих равных условиях, остается примерно одинаковым и равным зональному слою или модулю. Значение F_кр является зональной характеристикой и зависит главным образом от глубины залегания грунтовых вод. В зонах избыточного и достаточного увлажнения значение – F_кр примерно равно 1–5 км², в лесостепной и степной зонах – от 50 до 2000 км²

а

б

а –неполное дренирование грунтовых вод малыми водотоками,

б –уменьшение общих потерь с малых водосборов.

Рис. 1.3 Общий вид зависимости .

В пустынных и полупустынных зонах, а в некоторых южных районах и степной зоны грунтовые воды залегают очень глубоко и, как правило, не дренируются руслами даже больших водотоков. В этих районах большие реки имеют пониженный сток по сравнению с малыми водотоками вследствие дополнительных потерь с водосборов и плёсов на испарение, дренирования воды из русел на периферию и питание грунтовых вод, а также за счет повсеместного изъятия воды на различного рода потребление. Поэтому сток малых водосборов оказывается выше по сравнению со стоком больших рек, т. е. в этих районах наблюдается обратная зависимость (рис, 1.3 б).

Кроме глубины залегания грунтовых вод, на общий сток (годовой и средний многолетний) малых водосборов существен влияние оказывают характер почво-грунтов и растительного покрова, агротехнические мероприятия, уклон, т. е. те факторы, которые способствуют снижению поверхностного стока талых и дождевых вод и увеличению влаги почво-грунтов и подземных вод.

Пользуясь уравнениями (1.4'), (1.5'), (1.6') и рис. 1.3 а, б, можно определить норму годового стока для водосборов разных размеров, зная норму осадков и потери на испарение.