33. Расчетные характеристики дождей

Ливни – короткие и интенсивные дожди, средняя инт-ть более 10-20 мм/ч (0,15-0,30мм/мин). Выпадают на небольших площадях. Вызывают паводки на малых водотоках.

Ливневые дожди длятся от неск. часов до суток. Средняя инт-ть 2-10 мм/ч. Орошают территории десятков и сотен тысяч км². Паводки на ср. и крупных реках.

Обложные дожди – большая прод-ть (до 3-5 суток и более), малая инт-ть (<10 мм/ч). При большой площади орошения могут вызывать паводки на ср. и малых реках.

В СССР макс. инт-ть 1,5 – 5 мм/мин. Бывает и покруче: в тропиках до 20-30 мм/мин.

Суточный максимум – результат выпадения ливней, охватывающих небольшие территории и имеющих случайное пространственное распределение. Средний суточный максимум распределяется по равнинной терр-ии относительно равномерно. В центре ЕТР 30 мм, на севере норма сут.максимума 20 мм, на юге ок. 40 мм.

Внутримассовые ливневые дожди обладают ярко выраженной очаговой структурой. Обложные связаны с фронтальными системами. Очаги живут до получаса, размеры до 10-20 км². Группы очагов покрывают площади 100-10 тыс. км², до неск. часов.

Интенсивность и слои осадков имеют пестрое распределение по орошаемой территории и убывают от центра к периферии. Поскольку хар-ки дождей относят к центру водосбора, возникает необходимость учитывать редукцию средних по площади слоя осадков и инт-ти.

Зависимость среднего слоя осадков от площади осреднения носит региональный хар-р. H=f(H_max; F), H_F=H_max*exp[-kFⁿ], H_max макс кол-во осадков в центре ливня, k, n – параметры. // Коэффициенты редукции K_F=H_F/H_max оч. неточны из-за малой плотности сети наблюдений. На практике ищут редукции интенсивности ливней в зависимости от их продолжительности и площади водосбора.

Неравномерность интенсивности дождя во времени (начало, ядро и шлейф; в ядре выливается до 90% слоя дождя) приводит к обратной связи макс интенсивности, осредненной за промежуток времени, и прод-ти этого времени осреднения. Зависимости степенные! В практике ГГИ (1940) редукц. ф-ла I_{cp max, τ}=S/(τ+1)ⁿ. S – предельная инт-ть дождя, зависящая для м/с только от вероятности ливня, n=0.67. В 60-х ГГИ строили эмпир. кривые обесп-ти для наибольших слоев осадков (Н) за τ=5,10…1440,2880 мин,сутки. Потом фиксировали обесп-ть P=1% и определяли значения осадков за разные τ, строили график ψ_1%(τ)=Н_τ,1%/Н_1%(сут), который показывает нарастание слоя осадков заданной обеспеченности с увеличением интервала времени τ. Кривые ψ(τ) совпадают в широком интервале обесп-тей, получают функции редукции инт-тей I_{ср max,τ,P}=H_τ,P/τ= H_Pψ(τ)/τ=H_Pψ_cp(τ).

ψ_cp(τ) очень устойчивы по территории. 30 кривых редукции по СССР. Расчеты при наличии данных о суточных максимумах осадков на м/с: строится кривая обесп.суточных максимумов, опр-ся сут. максимум требуемой обесп-ти Р. Потом полученная величина H_P домножается на кривую, отсюда I_{ср макс,τ,Р} = H_Pψ_cp(τ). При отсутствии данных о макс суточных слоях осадков эти значения снимаются с соотв. карт изолиний.

34. Географические закономерности дождевых паводков

Раньше рассматривался механизм форм-ия дождевого стока: 1)основная масса воды поступает в русло с пов-ти водосбора; 2)склоновый сток только при инт-ти осадков > инт-ти инфильтрации; 3)склоновый сток со всей пов-ти водосбора, сплошным слоем. Описывались следующие этапы: 1)поступление воды на водосбор; 2)потери на инф-ю и пов. задержание = определение водоотдачи в точке; 3) стекание по пов-ти склона; 4) трансформирование гидрографов склонового стока в русловой.

Сейчас наилучшим образом описан механизм формирования стока в трудах Бефани. Генет. класс-ия видов склонового дождевого стока:

1. сток с равнин при глубоком залегании грунтовых вод при I_prec>I_inf – подвешенный сток.

2. Поверхн. сток с равнин при подъеме грунтовых вод к пов-ти – равн. подпертый

3. надмерзлотный сток болотно-тундровых вод и смешанный болотный

4. подвешенный поверхностный сток горных районов

5. подпертый поверхн. сток с горных склонов (после насыщения рыхлых отложений на водоупоре или мерзлоте)

6. «контактный» сток в слое рыхлых отложений

7. внутрипочвенный сток равнин.

Проблемы: сложность теоретического описания + разнородность условий формирования стока на водосборе + вопросы о соотношении видов стока (например, в лесной зоне о соотношении внутрипочвенного и подпёртого поверхностного стока).

Для гор Бефани выделяет 3 важных фактора формирования дождевого стока: а) наличие приповерхн. относит. водоупора; б)широкое распр-е элювиально-делювиальных рыхлых отложений с изменяющейся водопропускной спос-тью; в)непостоянство глубин залегания водоупора. «Контактные» воды стекают по подстилающему малопроницаемому слою после проваливания через рыхлый почвогрунт.

По условиям стекания Бефани обозначает 3 типа горных склонов. 1)залесенные участки с провальным впитыванием, контактный сток; 2)участки (об. залес) с разным поверхн. впитыванием. Образуется подвешенный поверхностный сток+ подповерхностный+ подпертый поверхностный (в местах полного затопления почв. емкостей). 3)открытые малопроницаемые горные склоны. Пробладает подвешенный пов. сток.

В процессе стекания дождевых вод по склону контактный сток может переходить в поверхностный и наоборот.

Районирование Бефани по преобладающим видам дождевого стока. 10 районов:

1. Безлесные и частично залесенные территории, хорошо расчлененные, сток при I_prec>I_впит. Подвешенный сток. Потери – на впитывание

2. Плоские, слабо расчленённые равнины. Подвешенный сток. Потери на поверхностное задержание и впитывание.

3. Высокое стояние грунтовых вод. Подпертый сток с подтопленных участков.

4. Смешанный сток: подпертый сток с низменностей и синхронный ему ливневой сток с возвышенностей.

5. Равнинная тундра: подповерхностный/поверхностный сток.

6. Сложный генезис паводков: равнинный и горный приток воды.

7. Низменности, переходящие в предгорья

8. Лесистые горы. Возможен подповерхностный сток (контактный), подпертый поверхностный, подвешенный ливневой.

9. Горы Средней Азии. Паводки контактные + ливневой и селевой приток воды

10. Горная тундра.