ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО Г И Д Р О М Е Т Е О Р О Л О Г И И И КОНТРОЛЮ П Р И Р О Д Н О Е С Р Е Д Ы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ О Р Д Е Н А ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ Г И Д Р О Л О Г И Ч Е С К И Й ИНСТИТУТ

ВОПРОСЫ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОСНОВАНИЯ МЕЖЗОНАЛЬНОГО

ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДНЫХ

РЕСУРСОВ

Сборник статей

Под редакцией д-ра геогр. наук О. А. Д Р О З Д О В А

и д-ра геогр. наук И. А. ШИКЛОМАНОВА

Л Е Н И Н Г Р А Д ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ 1981

У Д К 556,18(47+57) : 556.16

' Ы Ч '

В сборнике приводятся методика и результаты исследований по оценке из-менения водного баланса и гидрологического режима рек Печоры и Оби под влиянием межзонального перераспределения водных ресурсов; рассматриваются закономерности изменения и методика расчета весеннего и максимального дож-девого стока в районах трассы канала Иртыш—Средняя Азия, данные по совре-менному стоку левобережной части древней дельты р. Сырдарьи; дается мето-дика расчета влияния орошения на температуру и влажность воздуха, а т а к ж е возможное изменение метеорологических условий в низовьях р. Оби при изъятии речного стока. Оценивается влияние крупномасштабного орошения на юге ETC и в Средней Азии на температуру и влажность воздуха, образование до-полнительных осадков и стока . в районах, затрагиваемых переброской стока. Определяется роль конденсационных осадков в процессах влагооборота в низо-вьях северных и сибирских рек.

Предназначен для гидрологов, метеорологов, климатологов и специалистов проектных организаций.

4 О о d3 И гО

Гидро.:, гздрОдогический Ки-х БИБЛИОТЕКА #

тт-щ 105106 Малоохтинский j g g . ; ? ^

В , 20808-065 ' 069(02)-81 9-80(1). 1903030200

(с} Государственный гидрологический институт (ГГИ), 1981 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Сборник состоит из двух разделов, отражающих комплексное содержание гидрометеорологических аспектов проблемы межзо-нального перераспределения водных ресурсов, в которых рассмат-риваются возможные изменения гидрологического режима, кли-матических условий и элементов влагооборота.

В разделе I рассматриваются методика исследования- и осо-бенности ее применения в районах изъятия части стока, его транс-портировки и использования на орошение, исходя из предположе-ния, что климатические условия и атмосферные осадки под влия-нием первой очереди переброски части стока практически не изменятся. Показаны перспективы применения метода руслового баланса для прогностической оценки изменения водности рек под влиянием переброски части стока, его' регулирования, а также других видов хозяйственной деятельности (на примере главных рек-водоисточников — Печоры и Оби). Оценены подпорные явле-ния на реках, площади разливов рек, затрагиваемых переброской стока, в естественных условиях и при перераспределении водных ресурсов (бассейны рек Печоры, Оби, Иртыша). Приведены ре-зультаты оценки изменения водного режима- рек и озер бассейна р. Онеги, пропускной способности р. Шексны при реализации пер-вой очереди переброски стока. Рассматриваются также некото-рые результаты исследований особенностей формирования стока в районах трассы канала Иртыш — Средняя Азия (по материалам экспедиционных исследований).

В разделе II приведены оценки возможных изменений метео-рологических элементов в различных природных зонах, затраги-ваемых переброской части стока. Показаны особенности циркуля-ционных условий, формирующих аномалии месячных сумм осад-ков в соответствующих частях ETC и Срединного региона, дается для них характеристика аномалий температуры воздуха. Детально рассматривается оценка изменений метеорологических условий и элементов влагооборота в низовьях р. Оби при изъятии части стока. Приводится методика получения корректных рядов атмо-сферных осадков в районах СССР, характеризующихся частыми метелями, а также методика оценки роли наземной конденсации (горизонтальные осадки) в Арктике, которые имеют большое

1* 3

значение для уточнения объема влаги, участвующей в процессах влагооборота на изучаемых регионах. Большое внимание уделяется методике расчета изменения температуры и влажности воздуха в зоне орошения, а также некоторым данным о процессах влаго-оборота в аридных районах нашей страны в засушливые годы, куда предполагается перебрасывать часть стока северных рек.

Составители сборника и его редакторы полагают, что совме-стная публикация результатов гидрологических, метеорологиче-ских и климатологических исследований отвечает комплексному характеру этой проблемы, что принесет несомненную пользу всем специалистам, у кого возникнет необходимость более детально ознакомиться с методами работы, материалами и выводами, по-лученными по одному из основных разделов оценки влияния пе-рераспределения водных ресурсов на природные процессы в. раз-личных физико-географических условиях.

О. А. Дроздов, И. А. Шикломанов

I Гидрологические аспекты и методы оценки

влияния переброски части стока на изменение режима рек

И. Б. Вольфцун

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА РУСЛОВОГО ВОДНОГО БАЛАНСА ДЛЯ ПРОГНОСТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ИЗМЕНЕНИЯ

ВОДНОСТИ р. ПЕЧОРЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПЕРЕБРОСКИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА

Общие положения

Одним из важных последствий территориального перераспре-деления стока является изменение водности рек-водоисточников ниже мест изъятия воды. Отведение значительной части речного стока в каналы, по которым намечается производить его пере-броску в другие бассейны, и регулирование стока водохранили-щами приведут к нарушениям здесь естественного водного ре-жима и водного баланса.

Количественная оценка этих нарушений является весьма сложной задачей. Решение ее возможно разными путями —на строгой воднобалансовой основе или упрощенно — гидравличе-скими методами, исходящими из предположения о квазиустано-вившемся движении воды в реке.

В настоящей статье рассматривается первый из указанных пу-тей. Он базируется на изучении руслового водного баланса от-дельных участков рек, расположенных ниже мест изъятия воды, в естественных условиях и оценке возможных изменений элемен-тов руслового баланса под влиянием переброски части стока.

Применительно к расчету средних за принятый интервал вре-мени расходов воды в нижних створах рассматриваемых участ-ков рек уравнение руслового водного баланса (или сокращенно РВБ) будет иметь вид:

5

а) для естественных условий ~

Q H . ест = Q B . ест + Q пр. ест _ V p . р. ест ч л . ест +

+ Q ос. ест Q H . В. ест + Q о. ест5 0 )

б) для измененных условий

Q H . ИЗМ = = Q B . ИЗМ + Q пр. изм V p . р. изм Wji. ИЗМ + Q ос. изм

- Q H . В . ИЗМ + Q o . изм, (2)

где QH и Qв — расход воды соответственно в нижнем и верхнем створе участка; Qnp — сумма расходов боковых притоков; Qp. р — расход руслового' регулирования, принимаемый со знаком «плюс» при накоплении воды на участке и со знаком «минус» при отдаче ее; Qл — расход воды на льдообразование (со знаком «плюс») и таяние льда (со знаком «минус»); Qoc — расход воды, сформиро-вавшийся от поступления осадков на водную поверхность русла и поймы; QH. В — суммарный расход на испарение с поверхности воды и транспирацию полупогруженной растительностью; Q0 — остаточный член уравнения РВБ, совокупно характеризующий не учтенный измерениями подземный водообмен участка реки с при-легающей территорией и ошибки расчета РВБ.

Из приведенных уравнений следует, что между средними за расчетный интервал времени значениями расхода воды в ниж-нем створе участка в измененных и естественных условиях суще-ствует следующее соотношение:

Q H . изм = Q H . ест ^ Q н ,

где A QH = =

( Q B . изм Q B . ест) ~Ь ( Q n p . изм Q n p . ест)

р. изм V p . р. ест ) — ( Q л. изм V л . ест

+ ( Q ос. изм V o c . ест ) — ( Q и. в. изм ч и . в. ест

+ ( Q o . изм — Q o . ест) = A Q B + A Q n p ~ A Q p . р ~ - A Q „ + A Q 0 C - A Q H . B + AQ0. . (4)

Таким образом, прогностическая оценка изменения водности реки в конце какого-либо участка, расположенного ниже места водозабора, сводится к определению изменений всех основных составляющих руслового водного баланса этого участка, обуслов-ленных переброской и регулированием стока. Прежде чем давать такую оценку, необходимо убедиться в достаточной точности рас-чета руслового водного баланса для рассматриваемого участка реки в естественных условиях. Кроме того, следует определить значения и Выявить физическую сущность не учтенного измере-ниями остаточного члена уравнения Р В Б (Q0), изменения кото-рого также возможны под влиянием перераспределения стока.

В качестве критерия надежности расчета руслового водного баланса может быть использовано соотношение между значением ' Qo и средней квадратической ошибкой его определения его [1].

6-

Результаты расчета элемента руслового водного баланса, не уч-тенного измерениями, можно считать достаточно надежными, если абсолютное значение остаточного члена уравнения РВБ Q0, отра-жающее этот элемент, больше двух значений сто и соответствует существующим представлениям о природе и режиме этого эле-мента (например, подземного водообмена с прилегающей террито-рией). В случае когда указанный критерий нё выполняется, осо-бенно если |'Q0l<(To, для суждения о степени надежности расчета этого элемента баланса необходимо дополнительно учитывать ход изменения остаточного члена в течение года или_ от года к году.

Если в изменении значений Q0 обнаруживается определенная закономерность, обусловленная, например, береговым регулиро-ванием стока или какой-либо, другой физической причиной, то ре-зультаты расчета РВБ и отдельных его элементов могут быть использованы для качественной характеристики условий формиро-вания стока на участке реки и в условиях несоблюдения указан-ного выше критерия. Следует отметить, что применительно к про-гнозу возможных изменений водности рек-водоисточников под влиянием переброски части стока большое -значение имеет оценка значимости отдельных составляющих руслового водного баланса. Если в результате такой оценки будет установлено, что отдельные элементы баланса или их-разность существенно-меньше по сравне-нию с основными его составляющими, то, очевидно, к таким элементам могут быть предъявлены пониженные требования в от-ношении точности их определения. При этом в ряде случаев дла упрощения расчетов изменениями таких элементов под влиянием! Перераспределения стока можно пренебречь. ; f

Возможность использования метода руслового водного ба-i ланса для прогностической оценки изменений водности рек-водо-!

источников под влиянием переброски и регулирования стока ил-люстрируется на примере * р. 'Печоры. С этих позиций рассматри-вается схема переброски части стока указанной реки путем; сооружения гидротехнического комплекса, включающего Митро-| фановский и Комсомольский гидроузлы на р. Печоре, Фадинский] гидроузел на р. Вишерке (бассейн р. Камы) и каналы Безволос-; н!ая — Березовка и Фадино — Колва (рис. 1). Осуществление этой скемы позволит перебрасывать из р. Печоры в бассейн р. Волги, 13 км3 воды в год (в среднем многолетнем разрезе). Митрофа-! новское водохранилище (в 1280 км от устья) может иметь по-лезный объем 21,5 км3 и должно осуществлять многолетнее регу-! лирование стока, поступающего с верховьев р. Печоры. Полезный; объем Комсомольского водохранилища составит всего 0,5 км3. Сброс воды в нижний бьеф Митрофановского гидроузла от года к году задается постоянным. Для периода открытого русла (су-доходный попуск) расход составит 220 м3/с. Зимний сброс воз-можен в двух вариантах: 1) с сохранением средних месячных рас-: ходов воды 95%-ной обеспеченности; 2) с сохранением осреднеш ного расхода осенне-зимней межени 95 %-ной обеспеченности.

7-

Прогноз изменения расходов воды р. Печоры был выполнен для всех гидрометрических створов, расположенных на этой реке ниже Митрофановского водохранилища, на примере трех различ-ных по водности лет: маловодного 1938 г. (обеспеченность р = = 96-н99%), среднего по водности 1959 г. (р=59-=-61%) и уме-ренно многоводного 1962 г. (р = 1 7 %) .

Методы расчетов элементов руслового водного баланса

Основные положения по расчету отдельных элементов РВБ рассмотрены в Указаниях [1], составленных в ГГИ, главным об-разом применительно к рекам, зоны орошаемого земледелия. Большей частью они пригодны также для северных рек, из кото-рых предполагается произвести переброску части стока, однако некоторые из расчетных методов нуждаются в уточнении с уче-том района исследований, специфики решаемой задачи и имею-щейся исходной информации.

Определение стока воды в гидрометрических створах на гра-ницах расчетного участка реки-водоисточника обычно не встре-чает каких-либо затруднений. Оно производится в соответствии с Наставлениями [2, 3], как правило, русловым методом с ис-пользованием связи Q = f(H) между измеренными расходами и уровнями воды, отражающими характеристики пропускной спо-собности русла — глубину потока, уклоны водной поверхности и шероховатость ложа. Оценка точности вычисления средних за расчетный интервал времени расходов воды в верхнем и нижнем створах участка (QB и QH) выполняется в соответствии с реко-мендациями, изложенными в Указаниях [1].

Расчет бокового притока поверхностных вод к участку реки при наличии данных измерений может быть произведен по фор-муле k = n

Qnp = Qi + Q 2 + • • • + Q * = 2 Qk, (5) л — i

где Qk — средние за принятый интервал времени расходы воды на приустьевых участках отдельных притоков — рек, ручьев и логов.

При отсутствии гидрометрических наблюдений на некоторых притоках поступление воды по ним оценивается суммарно, обычно одним из приемов, подробно изложенных в монографии [4]. Наиболее простой и распространенный из этих приемов

Рис. 1. Схема переброски части стока из бассейна р. Печоры в бассейн р. Волги . (первая очередь).

/ — проектируемый канал, II — контуры проектируемого водохранилища, III — уровенный гидрологический пост, IV — стоковый гидрологический пост. Посты: 1—Троицко-Печорск, 2 — Митрофаново, 3 — Савинобор, 4 — Подчерье, 5 — Усть-Щугор, 6 — Усть-Кожва, 7 — Усть-Уса, 8 — Мутный Материк, 9 —ДЦелья-Юр, 10 — Усть-Цильма, II — Ермицы, 12 — Оксино, •I'd — охотбаза, 14 — К О Н О Ш - Ё Л Ь , 15 — Орловка, 16 — Мичабичевник, 17 — Макариха, 18 — Миш-вань, /Р —• Картайоль, 20— Ильинская, 21 — Боровая, 22 — Трусово, 23 — Шапкино, 24 — Бот-

кина.

9-

заключается в подсчете суммарного бокового притока неизученных водотоков на участке реки через средний арифметический модуль расходов рек-аналогов:

где Qi, Q2, . . . , Qn — средние расходы воды рек-аналогов за рас-четный интервал времени; Fu F2, . . F n — площади водосборов этих рек до расчетных гидрометрических створов; п — число рек-аналогов; F — суммарная площадь водосборов неизученных брко-вых притоков на рассматриваемом участке реки. ^

При большом различии в площадях водосборов рек-аналогов •(•на порядок и больше) подсчет суммарного бокового притока про-изводится по среднему взвешенному модулю стока.

Следует отметить, что попытки использовать изложенную ме-тодику для подсчета бокового притока неизученных водотоков на Отдельных участках р. Печоры не увенчались успехом. Рассчитан-ные по этой методике значения суммарного бокового притока оказались существенно больше стока самой Печоры, что в ряде случаев совершенно нереально. Основная причина такого несоот-ветствия, на наш взгляд, заключается в распространении значе-ния модуля стока реки-аналога на территорию, для которой эта река не является в полной мере аналогом.

Известно, что к выбору рек-аналогов предъявляются опреде-ленные требования в смысле соответствия физико-географических условий их водосборОв природным условиям неизученной части территории, для которой производится подсчет бокового притока. Однако на практике в качестве главного требования к выбору рек-аналогов принимается наличие на них гидрометрических наб-людений, а степень аналогичности условий формирования стока оценивается весьма приближенно из-за отсутствия строгих коли-чественных критериев для такой оценки.

К сказанному следует добавить, что в северных районах, от-куда намечается произвести переброску части стока, число рек, на которых ведется гидрометрический учет стока, весьма ограни-чено. Выбор их в качестве аналогов, распространение измеренных модулей стока на неизученные площади приводит в одних слу-чаях к завышению суммарного бокового притока, в других—ж его занижению в зависимости от того, расположен ли бассейн реки-аналога в районе с повышенным или пониженным стоком по сравнению со стоком с неизученной территории.

В рассматриваемых условиях метод аналогии в его традици-онном виде, очевидно, неприменим. При воднобалансовых расче-тах он может привести к положительным результатам лишь в слу-чае совершенно одинаковых условий формирования стока во всем районе исследований, что встречается крайне редко. По-видимому, аналогию нужно усматривать не в значениях стока и не в усло-виях его формирования, которые обычно существенно изменяются по территории в зависимости от зональных и местных факторов,

(6)

10-

а в более устойчивом показателе, характеризующемся малой про-странственной изменчивостью. В качестве такого показателя мо-жет быть использован модульный коэффициент годового стока реки-аналога, представляющий собой отношение стока за данный год к норме стока. Числовые значения этого коэффициента опре-деляются метеорологическими процессами, распространенными на большой территории, и поэтому модульный коэффициент, не-сомненно, отличается значительно меньшей пространственной из-менчивостью, чем модуль годового стока или факторы, его обу-словливающие. По сравнению с этой территорией площади водо-сборов неизученных водотоков, по которым осуществляется боко-вой приток на рассматриваемом участке реки, малы, и на них вполне могут быть распространены значения модульных коэффи-циентов, полученные по данным наблюдений на соответствующих реках-аналогах. В этом случае боковое поступление воды (м3/с) до неизученному водотоку с площадью водосбора F j (км2) может быть рассчитано по формуле

- п — ъ Ъ — kaH^nP pJFi /7\ VnpFj 'ЬангЧГпрFj 1000 ' ^ '

тд,е, k№i= модульный коэффициент реки-аналога за i-й QaH

год, равный отношению среднего расхода за этот год (Qam) к норме стока (QaH); МПр/?.—норма стока с площади Fj, опре-деленная по соответствующей карте изолиний (л/(с-км 2 ) ) ; 1000 — коэффициент, уравнивающий размерности,

С учетом изложенного формула для расчета суммарного боко-вого притока к участку реки примет вид

Ь — п j — та

Q n p = 2 Q * + 2 QnPFj, (8) k=i j=i J

h ••• • it где — суммарное поступление воды по водотокам, на кото-

а=1 рых ведется гидрометрический учет стока; п — количество таких

j=m водотоков; 2]QnpF —сумма расходов воды, поступивших с не-

j = 1 J изученных площадей и оцененных по данным наблюдений на ре-ках-аналогах; m — количество таких площадей.

Следует отметить, что для водотоков, на которых ведутся гид-рометрические наблюдения в створе, расположенном сравнительно недалеко от устья, определение среднего за расчетный период расхода воды на приустьевом участке может быть достаточно на-дежно произведено по формуле

( b = Q'k (9)

где Qft —соответствующий расход в гидрометрическом створе; F'— площадь водосбора, ограниченная этим створом; F — общая площадь водосбора водотока.

И

В балансё русловых вод при прохождении весеннего поло-водья и дождевых паводков существенную роль играет русловое регулирование — накопление воды в русле и на пойме, а также в водохранилищах при подъеме уровня и отдача ее при спаде. С удлинением расчетного периода до года, когда цикл «наполне-ние— опорожнение» указанных емкостей обычно завершается, расходы руслового регулирования приближаются к нулю.

Расчет расходов руслового регулирования (м3/с) в общем слу-чае производится по формуле

^Р- Р = 86 4 0 0 7 ' - ( 1 0 )

где — Wn — изменение объема воды (м3) на. участке реки за расчетный интервал времени Т (сут).

При наличии на участке реки водохранилищ величина W вы-числяется как сумма объемов воды в русле реки, на пойме и в во-дохранилищах. Объемы воды в последних определяются по кри-вым объемов, способы построения которых детально рассмотрены в книге Р. А. Нежиховского [4].

Для коротких участков, ограниченных водомерными постами, при небольшом времени добегания расчет расходов руслового ре-гулирования (м3/с) может быть произведен по формуле

п — — ° . 5 ( А Я в + А Я н ) Р /11\ ^ Р ' Р 86 400Г 864007* в '

где А # в и А # н — изменения уровней воды соответственно в верх-нем и нижнем створе участка за расчетный интервал времени, м; Д#=0,5 ( Д # Е + Д # я ) —среднее изменение уровня воды на уча-стке, м; Т — продолжительность расчетного интервала, сут; FB — площадь водной поверхности на участке, соответствующая осред-ненному во времени й по длине участка уровню Я с р или среднему расходу воды QCp на рассматриваемом участке реки, м2.

Расход руслового регулирования на длинных участках, огра-ниченных гидрометрическими створами, вычисляется как сумма значений Qp. р, рассчитанных для коротких участков, разделенных уровенными водомерными постами.

Для определения площадей затопления на участках между во-домерными постами (F s) строятся графики зависимости их зна-чений, определенных по аэрофотоснимкам, от средних уровней или средних расходов воды. Для обеспечения более полного де-шифрирования аэрофотоснимков в периоды съемок производятся специальные наземные гидрографические обследования поймы с целью определения вида и состояния растительности, ледовой обстановки, наличия озер, понижений и т. п. На аэрофотосним-ках проводятся границы затопления поймы и отдельных разно-видностей испаряющих поверхностей, а также граница макси-мального затопления поймы, соответствующая уровню высоких вод. /

12-

Ввиду ограниченного количества аэрофотосъемок р. Печоры площади затопления отдельных ее участков приближенно опреде-лялись по данным о поперечных сечениях долины реки и длине расчетного участка. Такие поперечные сечения были построены по материалам топографической съемки на местности в масштабе 1 :25 ООО. Для каждого поперечника строилась зависимость ши-рины разлива от соответствующей ей отметки уровня воды в русле. Путем умножения осредненной по участку между смежными по-перечниками ширины разливов на длину этого участка вычисля-лась площадь затопления. Затем частные площади затопления суммировались по участку, ограниченному смежными водомер-ными постами, и строился график зависимости суммарной пло-щади от полусуммы соответственных уровней воды на границах участка, который и использовался для определения значений FB.

Общая площадь затопления длинного участка, ограниченного гидрометрическими створами, получалась суммированием значе-ний FB, рассчитанных по изложенной методике для участков между водомерными постами.

В осенне-зимний сезон часть русловых вод расходуется на об-разование льда, а в весенний период происходит увеличение стока на расчетном участке реки вследствие таяния ледяного покрова. Расход воды на льдообразование и таяние льда (м3/с) вычис-ляется по формуле

п Л/гдТ/У /1 о\ 8,64Г ' ^

где ДАл — изменение толщины льда на участке реки (см) за рас-четный период Т (сут), определяемое по данным измерений; у — плотность льда, принимаемая равной 0,91 плотности воды; FB — средняя за расчетный период суммарная площадь, занятая водой и льдом, км2; а — площадь, занятая льдом (в долях суммарной площади), принимаемая по данным визуальных наблюдений.

Средний за расчетный интервал времени расход воды, сфор-мировавшийся от поступления осадков на водную поверхность участка реки (м3/с), вычисляется по формуле

Qoc = = gg > (13)

где X—средняя по площади участка реки сумма осадков за рас-четный период, мм; остальные обозначения прежние.

Соответственно средний расход на испарение с водной поверх-ности участка реки рассчитывается по формуле

QH. в = 86 471 ' 0 4 )

где Ев — среднее по участку испарение с водной поверхности реки, поймы и водохранилищ, мм; остальные обозначения прежние.

Следует отметить, что пойма р. Печоры достигает значитель-ных размеров лишь ниже устья р. Усы, где она занята низкими

13-

лугами, озерами и заболоченными участками, заливаемыми по-лыми водами, а площади, занятые полупогруженной раститель-ностью (кустарником),, сравнительно невелики. Поэтому при оценке средних за принятый расчетный интервал времени значе-ний Еъ можно ограничиться только рассмотрением испарения с поверхности воды.

Ввиду отсутствия данных наблюдений за испарением с водной поверхности р. Печоры по испарителям значения его (мм) для отдельных участков реки приближенно оценивались по формуле, рекомендованной в Указаниях [6]:

Ев = 0,\4п(е0~еш)(\+0,72аш), (15)

где во — максимальная упругость водяного пара, вычисленная по температуре поверхности воды, мбар; егоо — упругость водяного пара на высоте 2 м от водной поверхности, мбар; и2оо— средняя скорость ветра над поверхностью воды, м/с; п — число суток в рас-четном интервале. Значения метеоэлементов, входящих в фор-мулу (15), вычислялись по данным измерений на ближайших метеостанциях способами, изложенными в Указаниях [6].

Расчеты по формулам (13) и (14) выполнялись для отдель-ных коротких участков р. Печоры, ограниченных водомерными постами. Значения QOC и Q и. в для длинных участков, ограничен-ных гидрометрическими створами, получались суммированием соответствующих значений,, вычисленных для коротких уча-стков.

Значения Q0 для естественных условий (до переброски части стока) рассчитывались как остаточный член уравнения руслового водного баланса:

Q o = Q h ~ QB — Qnp + Q p . p + <3л — Qoc + Q h . b- (16)

Оценка значимости величины Q0 и его физическая интерпре-тация, как уже отмечалось выше, позволяют судить о точности расчета баланса и степени увязки его составляющих. -

Прогноз изменения водности р. Печоры у с. Усть-Щугор

Участок р. Печоры между гидрометрическими створами у д. Митрофаново и с. Усть-Щугор расположен непосредственно ниже места изъятия стока. Он разделяется уровенными водомер-ными постами на три подучастка: от д. Митрофаново до с. Сави-нобор (87 км), от с. Савинобор до с. Кырта (108 км) и от с. Кырта до с. Усть-Щугор (47 км). Общая протяженность уча-стка 242 км. В его пределах основными притоками р. Печоры являются реки Лемью, Подчерье и Щугор.

В целях установления воднобалансовых соотношений в есте-ственных условиях, являющихся отправным моментом для про-гностической оценки изменения водности реки под влиянием пе-

14-

реброски части стока, выполнен расчет руслового водного ба-ланса для всего участка от д. Митрофаново до с. Усть-Щугор по данным наблюдений за 1938—1942 гг. В качестве расчетных ин-тервалов времени приняты месяц и год.

Отдельные элементы РВБ определялись следующими спосо-бами.

Средние месячные расходы воды на границах участка при-няты по опубликованным данным.

При подсчете суммарного бокового притока на рассматрива-емом участке р. Печоры в качестве рек-аналогов, на которых ве-дутся гидрометрические наблюдения, были приняты р. Велью — пос. Конош-Ёль (i7 = 2050 км2) для всего левобережья участка площадью 7^ = 8040 км2; р. Щугор —д. Мичабичевник (F = = 9220 км2) для водосбора р. Щугор до устья (.Рщ =9660 км2); р. Подчерье —д. Орловца (F=2440 км2) для правобережья участка, кроме водосбора р. Щугор (Fn — Рщ =8100 км2). Для каждой из рек-аналогов были оценены модульные коэффициенты годового стока (&ат)> причем норма стока этих рек принималась по данным, опубликованным в «Ресурсах поверхностных вод СССР» [5]. Затем по карте изолиний среднего многолетнего стока определялись значения нормы стока для площадей F3-, рав-ных соответственно г щ и г и F щ, и по формуле (7) вычис-лялись средние расходы воды 'за отдельные годы указанного, выше периода. Суммированием этих расходов подсчитывался общий средний годовой приток к участку реки (Qn p).

Для определения средних месячных расходов бокового при-тока с площадей Fл, Fщ и Fn — рассчитанные для них значе-ния средних годовых расходов распределялись по месяцам с учетом процентного внутригодового распределения стока соответствую-щей реки-аналога за данный год. Суммированием средних за каждый месяц расходов бокового притока с указанных площадей вычислялся общий средний месячный боковой приток к участку реки.

Средние месячные расходы руслового регулирования рассчи-тывались по формуле (11) для отдельных подучастков с исполь-зованием данных наблюдений за уровнями воды на их границах и кривых зависимости FB=f(Hcv). Суммированием полученных значений подсчитывались средние месячные расходы руслового регулирования (Qp. р) для всего участка — от д. Митрофаново до с. Усть-Щугор.

Другие элементы руслового водного баланса (Qn, Qoc, Qn. в) также вначале рассчитывались для отдельных подучастков, а за-тем для всего участка в целом. Расчет выполнялся соответственно по формулам (12), (13) и (14), причем значения Д/гл и X прини-мались по данным наблюдений, а испарение с водной поверхности (Ев) приближенно оценивалось по формуле (15). Ввиду малой значимости разности Q0с — <3и. в по сравнению с другими элемен-тами баланса в расчет для всех лет принимались средние много-летние значения осадков (X) и испарения с поверхности воды (Ев).

15

Расчет руслового водного баланса рассматриваемого участка р. Печоры в естественных условиях (до переброски стока) вы-полнялся по уравнению (16) и сводился к оценке его остаточного члена (Qo). Результаты этого расчета для годовых интервалов времени приведены -в табл. 1.

Таблица 1

Расчет годовых русловых водных балансов для участка р. Печоры от д. Митрофаново до с. Усть-Щугор (м3/с)

Год Q <2ПР <?н •вР.Р Q <?ос «и. в «о 1 Qo 1 - — • ЮО %

1938 311 272 636 - 4 , 3 1 0 4;35 1,81 46,2 7 1939 613 464 (1160) 5,68 - 0 , 1 9 •4,55 1,83 85,8 7 1940 539 380 973 —4,27 0 4,26 1,79 47,3 5 1941 587 416 (1050) - 3 , 3 0 0,04 4,11 1,83 41,5 4 1942 (494) 401 973 4,30 0,37 4,32 1,73 80,1 8

Из данных табл. 1 видно, что основными элементами годовых русловых водных балансов рассматриваемого участка р. Печоры являются расходы воды в ограничивающих его створах (QBhQH) и суммарный боковой приток (QNP). Значения QP.P, QЛ, а также разность Qoc—Qh. в Для годового интервала времени не превы-шают 1 % расхода воды в нижнем створе участка. Остаточный член уравнения РВБ (Q0) для всех лет получился значимым и положительным, что свидетельствует о подземном притоке в реку на рассматриваемом участке. Он составляет 4-^.8 % рас-хода воды в нижнем створе участка. Следует, однако, отметить, что по значению Q0 можно судить лишь о количественном по-рядке подземного питания реки, так как остаточный член урав-нения РВБ включает в себя не только генетическую составляю-щую, но и погрешности Чрасчета руслового водного баланса.

Анализ результатов расчетов месячных русловых водных ба-лансов показал, что в отдельные месяцы наряду с расходами воды в ограничивающих створах и суммарным боковым притоком мо-гут быть значительными и расходы руслового регулирования (Qp.p)- Расходы на образование и таяние льда (QH) и разность Qoc—Qи. в так же, как и для годового интервала времени, срав-нительно невелики." Остаточный член уравнения РВБ (Q0) для большинства месяцев имеет положительный знак, соответствую-щий притоку подземных вод в русло реки. Отрицательные значе-. ния Qo приходятся на разцые месяцы, причем какой-либо зако-номерности в чередовании их с положительными значениями не наблюдается. По-видимому, они в значительной мере носят слу-чайный характер и обусловлены погрешностями измерений и рас-чета элементов руслового водного баланса. Абсолютные значения Qo, как правило, не превышают 10 % средних месячных расходов

16

воды в нижнем створе участка (QH). Это свидетельствует о до-статочно хорошей увязке чбаланса, особенно если учесть, что в среднем за год значение Q0 включает в себя подземный приток в реку, равный 4—8 % Qh.

О надежности выполненного расчета руслового водного ба-ланса помимо сказанного свидетельствует также наличие доста-точно тесной СВЯЗИ QH = f (QB + Qnp — Qp.p — Q n + Q o c — Qii. в ) , а с учетом малости величин Q л и Q0с — Qh. в — также и связи Q H = / ( Q B + Q I I P — Qp.p) для месячного интервала времени (рис. 2).

Полученные зависимости, учитывающие соотношения между элементами руслового водного баланса в естественных условиях, могут быть использованы для расчета средних месячных расхо-дов воды в нижнем створе рассматриваемого участка р. Печоры в условиях, измененных под влиянием территориального перерас-пределения стока. Исходными данными для такого расчета мо-гут служить измененные в результате переброски стока значения элементов руслового водного баланса, являющихся аргументами указанных зависимостей. Однако применительно к годам, мате-риалы наблюдений по которым не были использованы для пост-роения этих зависимостей, более просто расчет измененных под влиянием переброски части стока значений QH может быть вы-

-чЛ полнен по уравнению (3). Одним из компонентов этого уравнения является суммарное изменение стока AQH, рассчитываемое по

О уравнению (4) на основании данных об изменениях отдельных ^ составляющих уравнения руслового водного баланса. Использо-

л вание уравнений (3) и (4) позволяет вместо расчета элементов РВБ в условиях межбассейнового перераспределения стока огра-ничиться определением их изменений, обусловленных переброс-

ЬО кой части стока. Это является менее сложной задачей, поскольку изменения отдельных элементов могут быть ориентировочно при-няты равными нулю" из-за их малой значимости. В связи со ска-занным расчет измененных средних месячных и годовых расходов воды в створе Усть-Щугор был выполнен по уравнениям

Отдельные компоненты уравнения (4) определялись по сле-дующей методике.

Изменения средних месячных расходов воды в верхнем створе участка — у д. Митрофаново (AQB) — принимались по принятой схеме переброски. В соответствии с этими данными сброс в ниж-ний бьеф Митрофановского водохранилища (QB. изм), как правило, будет существенно меньше естественных расходов р. Печоры в этом створе (QB.ест)- Лишь в отдельные месяцы зимней и лет-не-осенней межени он будет больше естественных расходов, что станет возможным благодаря регулированию стока указанным водохранилищем.

Суммарный боковой приток к участку р. Печоры от д. Митро-фаново до с. Усть-Щугор (Qnp) определяется в основном соотно-шением между осадками и испарением, а также условиями

(3) и (4).

2 Заказ № 454 Ленинградскхй 'етеоро. о ^ .кий ин-т

17

Qh m3/C

с. Усть-Щугор,_

поверхностного и подземного стекания в частном бассейне этого участка. От колебаний стока в верхнем створе участка он прак-тически не зависит, хотя между величинами Qnp и QB обнаружи-вается корреляционная связь, обусловленная синхронностью из-менений гидрометеорологических условий в бассейне р. Печоры, замыкаемом створом у д. Митрофаново, и в частном бассейне рассматриваемого участка реки. В связи с этим возможные из-менения средних месячных суммарных расходов бокового при-тока под влиянием переброски части стока (AQnp) можно принять равными нулю.

В соответствии с изложенным выше средние месячные рас-ходы руслового регулирования для участка реки от д. Митрофа-ново до с. Усть-Щугор (Qp.p) в целях повышения точности их рас-чета вычислялись как сумма расходов руслового регулирования Qp.p,-, рассчитанных для отдельных подучастков по формуле (11), т. е. принималось

Qp.p = ZlQp.p;- 0 7 )

С другой стороны, для этого же участка р. Печоры можно на-писать

^р- Р = 8,6IT ' г

где Qp.p —средний расход руслового регулирования, м3/с; АН — среднее взвешенное по участку реки изменение уровня воды за расчетный интервал времени, см; FB = fP lFBi— площадь водной по-верхности на участке, равная сумме соответствующих площадей на отдельных подучастках, км2; Т — продолжительность расчет-ного интервала времени, сут. •

Формулы (17) и (18) могут быть использованы для расчета средних месячных значений Qp .р в естественных условиях подан-ным об измеренных на ограничивающих их промежуточных водо-мерных постах уровнях воды и их изменениях за расчетный ин-тервал времени. Однако для условий, измененных в результате переброски части стока, они не могут быть применены непосред-ственно, поскольку информация об уровнях воды и их изменениях за расчетный промежуток времени будет иметься только по верх-нему створу участка — у д. Митрофаново.

Для использования формулы (18) необходимо предварительно по данным наблюдений в естественных условиях решить две за-дачи. Первая из них заключается в построении зависимости сум-марной средней месячной площади водной поверхности (FB = = £ , F B i ) от характеристики, корреляционно связанной со средним месячным расходом воды на участке. В качестве такой характе-ристики может быть принята сумма средних месячных расходов воды в верхнем створе участка (QB) и соответствующих расходов р. Щугор в створе д. Мичабичевник (Qui) , впадающей в р. Пе-чору в районе нижнего створа участка — у с. Усть-Щугор.

2* 19

и существенно влияющей .на гидрологический режим р. Печоры в этом створе.

Вторая задача сводится к построению зависимости среднего изменения уровня воды на участке (АН) от полусуммы измене-ний уровня воды в верхнем створе (АН в) и в указанном створе р._Щугор (АЯЩ) за тот же интервал времени. При этом значение АН может быть предварительно рассчитано либо как среднее взвешенное из средних изменений уровня на отдельных подучаст-ках с учетом длин последних, либо обратным ходом по формуле

87647" у о„ ог ДЯ, = - , (19) 1 в

вытекающей из формул (17) и (18). Как видно на рис. 3 и 4, зависимости /r

B = /(QB + Qm) и А Н = /АЯв + ДЯ.ц\

= / I g ± )для рассматриваемого участка р.Печоры яв-ляются прямолинейными. Во избежание ошибок при определении изменений расходов руслового регулирования (AQP. р) , обуслов-ленных разбросом точек на указанных рисунках относительно средних линий связи, с последних снимались значения FB и АН, соответствующие как естественным, так и измененным (проект-ным) условиям. В соответствии со средними месячными расхо-дами р. Печоры в верхнем створе участка и р. Щугор у д. Мича-бичевник (QB. ecT + Qiii.. ест и QB. изм + Qui,, ест) и изменениями уров-

( А ^ в . е с т + ест ней воды в этих створах за каждый месяц I ^

Д// -}- д// \ и — в , и з м uLecjj б ы л и определены расчетные значения площа-дей затопления участка (/'в. ест и FB, иам) и средних взвешенных по длине участка изменений уровней воды за принятый интервал времени (Д#ёСт и АНИЗМ ). На основании полученных данных по формуле (18) вычислялись расчетные средние месячные расходы руслового регулирования в естественных и измененных условиях (Qp.p.ест и Q р. р. изм) • По их разности определялись изменения рас-ходов руслового регулирования под влиянием переброски части стока:

A Q p . р = Qp. р. изм Q p . р. ест • ( 2 0 )

Отметим, что зависимость FB=f(QB + Qm) строилась только по данным за период свободного русла, когда площадь затопления участка определяется водностью реки. Определение площадей за-топления в периоды ледостава и ледохода, когда указанное усло-вие не соблюдается, производилось также по зависимости FB — = f(QB + Qud- Однако в качестве аргумента использовались вели-

20

чины QB Q щ •, представляющие собой сумму отношений " в . зим « Щ . зим

средних расходов воды в указанных створах за зимние месяцы к соответствующим значениям коэффициента k3SM.

FBKM?

300Г

200

100. 800 1600 2400 3200 4000 Q&+Q^m3/C

Рис. 3. Зависимость FB=f (<2в + <3щ) для участка р. Печоры от д. Митрофаново до с. Усть-Щугор.

АН см 800 г

400

-400

aHq+AH^ см

_ ( Ш а + Д Н т Рис. 4. Связь Д Я = / ( 2-"2 — для участка

р. Печоры от д. Митрофаново до с. Усть-Щугор.

Значения АЯВ. ест, АЯ Щ и ДЯВ. Изм вычислялись как разность уровней воды на конец данного и предыдущего месяцев, снятых с летних кривых Q = f(H) в соответствии со средними суточными расходами в эти даты в безледоставный период и со значениями Qb., Q Щ . ест

^ в . зим ' ^ Щ . з и м

дохода.

Q в.и на те же даты в периоды ледостава и ле-

21

Анализ результатов расчета величин QP. р. естИ QP. Р. ИчМ пока-зал, что условия руслового регулирования на рассматриваемом уча-стке р. Печоры под влиянием переброски части стока в отдель-ные периоды существенно изменятся. В месяцы, когда в есте-ственных условиях наблюдается аккумуляция воды в русле и на пойме, как правило, произойдет ее уменьшение, а в отдельных случаях замена аккумуляции на сработку. Соответствующие из-менения, вплоть до смены направления руслового регулирования, произойдут и в месяцы, когда в естественных условиях отмеча-лась сработка накопленных запасов воды. Наибольшие абсолют-ные значения AQP. р будут приходиться на время половодья, наи-меньшие — на отдельные, месяцы меженных периодов (см. прило-жение 1).

Расход воды на образование и таяние льда (Qn) в Соответ-ствии с формулой (12) определяется изменением толщины льда на участке реки (А/гл) за расчетный период (Т), плотностью льда (-у), средней за расчетный период суммарной площадью, занятой

водой и льдом (Рв) , и площадью, занятой льдом, в долях суммар-ной площади (а). Из перечисленных параметров под влиянием переброски части стока существенно может измениться лишь ве-личина FB; остальные в значительно меньшей степени зависят от стояния уровня воды на участке и в первом приближении могут быть приняты постоянными. В связи с этим для оценки измене-ния средних месячных расходов воды на образование и таяние льда под влиянием переброски части стока можно воспользоваться формулой

А / глТ К в . изм _ F< а a —Л1 v в. изм в. ест; / '014 — g 647" ' ^ '

в которой / у ест и FB. изм—суммарная площадь, занятая водой и льдом, соответственно в естественных и измененных условиях, остальные обозначения те же, что и в формуле (12). Для рас-сматриваемого участка р. Печоры значения F„. е а и Рв. изм снима-лись с графика, приведенного на рис. 3.

Изменения средних за расчетный период расходов воды, сфор-мировавшихся от поступления осадков на водную поверхность реки, и расходов на испарение с последней рассчитывались ана-логичным образом:

д X ( ^ в . изм ест) . • ( '991 а V о с — 86 4 Т ' ^ '

Л п £ в (.Рв. изм FB. ест) /"941 в = — g g ^ , К.Ш)

где X и Ев ~ соответственно средние слои осадков и испарения с водной поверхности, мм. Для месяцев с ледоставом величины 1 и Ев принимались равными нулю. В период снеготаяния, отме-

22

чавшийся обычно в мае, к сумме осадков за этот месяц прибав-лялось количество осадков за предшествующий зимний период.

В связи с тем что для рассматриваемого участка р. Печоры не обнаруживается четкой связи между значениями остаточного члена уравнения РВБ и -Другими элементами руслового водного баланса или их сочетанием, изменения величины Q0 под влиянием переброски части стока приняты равными нулю (AQo = 0).

Оценка возможных изменений средних месячных и годовых расходов воды в нижнем створе рассматриваемого участка р. Пе-чоры у с. Усть-Щугор (AQH) И прогноз указанных расходов в про-ектных условиях (QH. изм) выполнены соответственно по уравне-ниям (3) и (4) (см. приложение 1).

Анализ данных приложения 1 показывает, что изменение вод-ности реки у с. Усть-Щугор произойдет главным образом за счет изменения стока в верхнем створе участка — у д. Митрофаново (AQB), обусловленного переброской части стока в бассейн р. Волги, и в меньшей мере вследствие изменения руслового регу-лирования (AQp.p). Изменения же других элементов руслового водного баланса (AQn, AQ0C, AQH. в) будут незначительными, и, как правило, ими можно пренебречь.

Наибольшее уменьшение водности р. Печоры у с. Усть-Щугор произойдет в период половодья (май—июнь), когда будут произ-водиться максимальные отъемы воды из реки для заполнения Митрофановского водохранилища и переброски части стока. В другие месяцы многоводных и средних по водности лет, как правило, также произойдет уменьшение средних месячных расхо-дов воды, но преимущественно оно будет менее значительным, чем в период половодья. В периоды зимней и летне-осенней межени маловодных лет, когда сброс в нижний бьеф Митрофановского водохранилища будет превышать естественный сток р. Печоры, средние месячные расходы этой реки у с. Усть-Щугор станут не-сколько больше естественных.

Изменение стока в нижнем створе участка (AQH) в отдельные месяцы будет меньше или больше соответствующих изменений в верхнем створе (AQB), что связано главным образом с измене-ниями условий руслового регулирования (AQP. р) под влиянием переброски части стока. Относительные изменения средних ме-сячных и годовых расходов р. Печоры у с. Усть-Щугор ( | A Q H | / Q H . е с т ) , как правило, будут значительно меньше, чем у д. Митрофаново (|AQB | /QB.ест), вследствие увеличения вод-ности реки на протяжении участка. • """

Прогноз изменения водности р. Печоры у с. Усть-Цильма

Участок р. Печоры между гидрометрическими створами у сел Усть-Щугор и Усть-Цильма- общей протяженностью около 570 км разделяется уровенными водомерными постами на пять подуча-стков: от с. Усть-Щугор до с. Усть-Кожва (156 км), от с. Усть-

2 3

Кожва до с. Усть-Уса (108 км), от с. Усть-Уса до с. Мутный Ма-терик (129 км), от с. Мутный Материк до с. Щелья-Юр (122 км) и от с. Щелья-Юр до с. Усть-Цильма (55 км). Основными прито-ками р. Печоры в пределах участка являются реки Кожва, Лыжа, Уса, Лая, Ижма, Нерица.

Расчет месячных и годовых русловых водных балансов в есте-ственных условиях выполнен для всего участка от с. Усть-Щугор до с. Усть-Цильма по данным наблюдений за 1959— Л 962 гг.

Отдельные элементы РВБ определялись по той же методике, что и для участка р. Печоры от д. Митрофаново до с. Усть-Щу-гор. Лишь при подсчете суммарного бокового притока (Qnp) в ка-честве рек-аналогов, на которых ведутся гидрометрические наб-людения, были приняты р. Уса — д. Макариха (^ = 66 900 км2) для площади водосбора этой реки до устья (F=93 600 км2); р. Шапкина — пос. Шапкино (^ = 5820 к м 2 ) — д л я остальной тер-ритории правобережной части водосбора рассматриваемого уча-стка р. Печоры ( ^ = 2 5 700 км2); р. Нерица — д. Ильинская (F= = 1330 к м 2 ) — д л я площади водосбора этой реки, замыкаемой указанным створом; р. И ж м а — д . Картайоль ( f = 2 2 700 км2) — для остальной территории левобережной части водосбора уча-стка р. Печоры ( ^ = 5 8 100 км2).

В результате расчета руслового водного баланса были выяв-лены соотношения между отдельными его элементами в естествен-ных условиях и оценены значения остаточного члена уравнения РВБ (Qo), характеризующего невязку баланса, обусловленную не-учетом взаимосвязи речных и подземных вод, а также погреш-ности измерений и расчетов.

Из данных табл. 2 следует, что на рассматриваемом участке р. Печоры, так же как и на предыдущем, основными элементами годовых русловых водных балансов являются расходы воды в ог-раничивающих створах (QB И QH) И боковая ПрИТОЧНОСТЬ (Qnp). Остальные элементы баланса для годового промежутка времени, как правило, не превышают 3 % расхода воды в нижнем створе участка. Остаточный член уравнения РВБ для всех четырех лет получился отрицательным, что свидетельствует о преобладании

Таблица 2

Расчет годовых русловых водных балансов для участка р. Печоры от с. Усть-Щугор до с. Усть-Цильма (м3/с)

Год «в «пр Q "'и Q P .P . « л Qoc «И.В «0 |Q 0 | WH

1959 1030 2430 3360 44,3 0 20,9 8,73 - 6 7 , 9 2 1960 805 2280 2860 - 8 , 8 1 - 0 , 5 7 19,5 8,30 - 2 4 6 9 1961 1080 2560 3580 - 3 2 , 3 - 0 , 7 9 19,5 8,93 - 1 0 1 3 1962 1260 2820 4040 28,8 2,31 25,4 8,85 - 2 5 , 4 1

24

на рассматриваемом участке потерь речных вод на фильтрацию в дно и берега. Судить по нему с достаточной достоверностью об этих потерях трудно, поскольку значения Q0 малы и рассчитаны по разности больших чисел.

Анализ результатов расчета месячных русловых водных ба-лансов показал, что для месячного интервала времени наряду с расходами в ограничивающих створах и суммарным боковым притоком существенной составляющей руслового водного баланса может быть и русловое регулирование (Qp. р ) . Значимость вели-чин Qx, Qoe — QH. в невелика. Остаточный член уравнения Р В Е (Q0) при малых расходах воды в верхнем створе участка и не-большой боковой приточности имеет положительный знак, соот-ветствующий подземному питанию реки, а в остальное время года — отрицательный знак, свидетельствующий о потерях русло-

Рис. 5. Зависимость Qe=/(QB + QHP — Qp. Р) ДЛЯ участка р. Печоры от с. Усть-Щугор до с. Усть-Цильма.

вых вод на фильтрацию, причем максимальные потери приходятся на периоды наибольшей водности.

Д л я количественной оценки подземного водообмена представ-ляет интерес установление зависимости между значениями Q0 и водностью реки, для характеристики которой могут быть при-няты значения суммарного притока воды на участок за вычетом расходов руслового регулирования (QB + Qnp — Qp.p)- При пост-роении такой зависимости, очевидно, следует использовать не все рассчитанные значения Q0, а лишь те из них, которые по абсо-лютному значению превосходят среднюю квадратическую ошибку расчета руслового водного баланса 0О и, следовательно, несут определенную информацию о подземном водообмене. Построен-ная по этим данным зависимость Q 0 = f ( Q B + Q U P — Qp.p) Для рас-сматриваемого участка р. Печоры имеет вид гиперболы (рис. 5), причем при QB + QnP — Q p . p < 1 0 0 0 м3/с значенияQ0положительны, а при больших значениях аргумента — отрицательны и возра-стают по абсолютному значению с увеличением водности реки. Значительный разброс точек на рис. 5 обусловлен, по-видимому, как погрешностями расчета руслового водного баланса, так и не-учетом дополнительных факторов, влияющих на подземный водо-обмен.

25,

Следует, отметить, что ввиду малости второстепенных элемен-тов баланса по сравнению со средними месячными расходами воды в нижнем створе участка между последними и соответ-ствующими значениями QB + Qnp — Qp. р обнаруживается доста-точно тесная связь (рис. 6).

Прогноз измененных под влиянием переброски части стока средних месячных и годовых расходов воды в нижнем створе уча-стка— у с. Усть-Цильма ( Q h . m m ) — выполнен по уравнениям (3) и (4). Отдельные составляющие уравнения (4) определялись по следущей методике.

Рис.6. Зависимость QH=f(QB + Qnp— Qp.p) для участка р., Печоры от с. Усть-Щугор до

' с. Усть-Цильма.

Изменения расходов в верхнем створе участка — у с. Усть-Щугор (AQB)—приняты по приведенным в приложении 1 ре-зультатам расчета величины AQH для предыдущего участка р. Пе-чоры.

Изменения расходов руслового регулирования вычислялись по уравнению (20). При этом расчет величин Qp. р. ёст и Qp. р. ИЗм вы-полнялся по формуле (18). Для определения основных параметров этой формулы в естественных и проектных условиях использова-

( Ш + ДЯ У \ лись зависимости FB = f (QB + Qy) и АЙ —fl ^ - I (рис. 7 и 8),

где FB— площадь водной поверхности на участке; QB и Q y —со-ответственно расходы воды р. Печоры у с. Усть-Щугор и р. Усы у с. Макариха; АЯв, АЯу и А Я - и з м е н е н и я уровня воды за ме-сяц соответственно в верхнем створе участка, в створе у с. Ма-кариха на р. Усе и средние по расчетному участку р. Печоры.

Зависимость /?B = /(QB + Qy) построена по данным наблюдений

за летний период. Поэтому при расчете значении Рв.ест и Fb. изм за. 26

Fe кмг

Рис. 7. Зависимость F-a—f (Qb + QV) ДЛЯ участка p. Печоры от с. Усть-Щугор до с, Усть-Цильма.

— j АИВ + ДHv \ Рис. 8. Связь AH=f ( у | для

участка р. Печоры от с. Усть-Щугор до^ с. Усть-Цильма.

зимние месяцы в качестве аргумента принималась сумма , ф зим

—— , где kB. зим и fey. зим — средние месячные значения коэф-"у.зим

фициента £3им для соответствующих гидрометрических створов. Значения Д # в и ДНу вычислялись как разность уровней воды

за конец данного и предыдущего месяцев, снятых с летней кри-вой Q = f (Я) в соответствии со средними суточными расходами на эти даты в безледоставный период и в соответствии со значе-ниями ^ в - е с т , у"ест и изм на те же даты в периоды ледостава

Й В . ЗИМ У » ЗИМ В - З И М

и ледохода. В связи с тем что расходы воды в верхнем створе участка на конец каждого месяца в измененных (проектных) ус-ловиях (Qb.h3m) неизвестны, они приближенно рассчитывались по формуле

О = Г ) Ф В - ИЗМ / П Д Ч VB. изм— ЧВ, ест , Kr'w

V B . ест

где QB. ест — расходы воды на указанные даты-в естественных усло-виях; QB.ест и QB.изм—средние месячные расходы воды в том же створе соответственно в естественных и измененных условиях. Формула (24) получена из предположения о равенстве отноше-ния расходов воды на конец месяца в проектных и естественных условиях соответствующему отношению средних месячных рас-ходов.

Из данных приложения 2 следует, что значительная аккуму-ляция воды, имевшая место на рассматриваемом участке р. Пе-чоры в естественных условиях на подъеме половодья, в проект-ных условиях, как правило, уменьшится в связи с сокращением площадей затопления и меньшими изменениями уровня воды за расчетный интервал времени. На спаде половодья большей ча-стью произойдет уменьшение сработки накопленных в русле и пойме объемов воды. В результате изменение расходов русло-вого регулирования (AQP. р) для первого из указанных периодов, как правило, будет иметь знак «минус», а для второго — «плюс». В остальное время года знак величины AQP. р будет определяться фазой гидрологического режима и соотношением между водно-стью реки в естественных и проектных условиях.

Изменения расходов воды, сформировавшихся от поступления осадков на водную поверхность реки (AQ00), а также расходов воды на образование (таяние) льда (AQn) и испарение (AQH. в) рассчитывались по той же методике, что и для предыдущего уча-стка р. Печоры. Они, как правило, оказались пренебрежимо ма-лыми по сравнению со значениями AQB и AQP. р. -

Изменения подземного водообмена реки с прибрежной зоной ( A Q o ) , обусловленные переброской части стока, оценивались ориентировочно по разности значений остаточного члена уравне-ния РВБ, снятых с графика связи Q 0 = f ( Q B + Q n P — Q P . P )

28

(см. рис. 5) в соответствии со значениями QB + Qnp — Qp;p в есте-ственных и проектных условиях. В многоводный и средний по водности годы эти изменения будут, как правило, заключаться в некотором уменьшении потерь речных вод на фильтрацию в дно и берега в периоды весеннего половодья и дождевых паводков и увеличении подземного притока в реку в меженные периоды. В маловодные годы уменьшение потерь речных вод вследствие изъятия части стока будет иметь место в периоды весеннего по-ловодья. В те же месяцы маловодных лет, когда водность реки вследствие регулирования ее Митрофановским водохранилищем увеличится по сравнению с естественной, потери речных вод на фильтрацию также несколько возрастут.

Прогноз возможных изменений средних месячных и годовых расходов воды р. Печоры у с. Усть-Цильма (AQH) и значений этих расходов в проектных условиях ( Q s - и з м ) , выполненный соот-ветственно по уравнениям (4) и (3), приведен в приложении 2. Анализ данных этого приложения показывает, что изменения вод-ности реки в нижнем створе рассматриваемого участка ,также как и предыдущего, произойдут главным образом вследствие измене-ний стока в верхнем створе участка (AQB) и изменений расходов руслового регулирования (AQP .P). В значительно меньшей сте-пени они будут обусловлены изменениями условии подземного водообмена реки с прибрежной зоной (AQ0).

Переброска воды из р. Печоры в бассейн р. Волги приведет к уменьшению расходов воды у с. Усть-Цильма почти во все месяцы многоводных и средних по водности лет, а также в пе-риоды половодья маловодных лет. Наибольшее уменьшение вод-ности реки в указанном створе произойдет в мае—июне, когда водозабор достигнет максимальных значений.

В отдельные месяцы вследствие регулирования стока Митро-фановским водохранилищем, уменьшения потерь воды на акку-муляцию в русле и пойме или увеличения сработки ранее накоп-

• ленных объемов воды средние расходы р. Печоры у с. Усть-Цильма в проектных условиях станут . несколько больше, чем в естественных.

В зависимости главным образом от изменений условий русло-вого регулирования изменения стока в нижнем створе участка (AQH) в отдельные месяцы будет меньше или больше соответ-ствующих изменений в верхнем створе (AQB), обусловленных переброской части стока. Однако в среднем за год значения AQH будут несколько меньше, чем значения AQB, из-за изменения условий подземного водообмена реки с прилегающей к ней тер-риторией, сокращения площадей затопления участка и соответ-ствующего снижения потерь на поверхностное задержание. В ре-зультате этого на рассматриваемом участке произойдет компен-сация уменьшения стока, обусловленного переброской, в среднем равная '5—7 м3/с в маловодный год, 19—21 м3/с в средний по водности год и около 25 м3/с в многоводный год, что составляет 3^-5 % уменьшения водности реки.

29

Относительные изменения средних месячных и годовых расхо-дов р. Печоры у с. Усть-Цильма ( | A Q H | / Q H . е с т ) , как правило, бу-дут „ существенно меньше, чем у с. Усть-ЩугОр ( | A Q B | / Q B . ест) вследствие увеличения водности реки на протяжении участка.

Прогноз изменения водности р. Печоры у с. Оксино

Участок р. Печоры между гидрометрическими створами Усть-Цильма и Оксино общей протяженностью 263 км делится уро-венным водомерным постом у с. Ермицы на два подучастка дли-ной соответственно 185 и 78 км. Основными притоками здесь яв-ляются реки Пижма, Цильма, Шапкина и Сула.

Для рассматриваемого участка р. Печоры была- сделана по-пытка рассчитать месячные и годовые русловые водные балансы по данным наблюдений за 1959—1962 гг.г, однако она не увенча-лась успехом из-за ненадежности кривой расходов по пункту Ок-сино.

Летняя кривая Q = f(H) для 'этого створа, приведенная в «Ма-териалах по режиму рек СССР», построена по 10 расходам воды, из которых четыре измерено вертушкой в створе станции в 1933 г., а остальные — в 1931, 1933—1934 гг. в 21 км ниже, у д. Сопки, в месте разветвления р. Печоры на два рукава — Большая Печора и Малая Печора. При этом ввиду несовпадения измерений по времени сначала были построены самостоятельные кривые расходов для каждого из рукавов, и по ним были полу-чены суммарные расходы. Последние относились к с. Оксино по кривой связи уровней с учетом добегания. Ввиду незначитель-ного количества измеренных расходов и искусственности метода построения кривая расходов является весьма ориентировочной. Подсчитанный по ней сток, кроме тбго, не учитывает расхода ру-кава Городецкий Шар, ответвляющегося от основного русла р. Печоры выше с. Оксино и соединяющегося в ней ниже д. Сопки.

Приведенная в указанных материалах зимняя кривая расхо-дов построена по 2 расходам, измеренным в апреле—мае 1933 г. у с. Оксино, и 5 расходам, измеренным у д. Сопки и перенесен-ным к с. Оксино аналогично летним. Подсчет зимнего стока по этой кривой приводит к его существенному завышению, поскольку не учитываются колебания уровней зимой, вызванные соответ-ствующими колебаниями уровня Баренцева моря близ устья р. Печоры.

По сообщению Архангельской ГМО в 1973—1975 гг. была сде-лана попытка определить расходы воды р. Печоры в целом и раз-дельно по всем ее рукавам у с. Оксино аэрометодом. Измерения почти каждого расхода дублировались. При этом зачастую обнаруживалась плохая сходимость дублей. Разброс точек относительно кривых Q = / ( # ) , ( 0 = f ( Я ) и v = f(H) достигал ±(10—15) %. Все это не позволило ГМО принять кривую Q = = f (H) за основу для подсчета стока р. Печоры в указанном створе.

30

В 1976 и 1977 гг. Архангельской ГМО были проведены гидро-метрические работы в гидростворе № 1 (у д. Большая Сопка) •с экспедиционного судна Северного УГМС, В период открытого русла было измерено 8 расходов воды в 1976 г. и. 19 расходов в 1977 г. При проверке качества этих расходов выявлено, что эпюры распределения скоростей по ширине реки имеют ненор-мальный, гребенчатый характер, что, возможно, объясняется не-точной установкой судна в створ во время измерения скоростей течения. По этой причине указанные расходы также не были ис-пользованы ГМО для построения кривой расходов.

В связи с изложенным средние месячные расходы воды р. Пе-чоры у с. Оксино в естественных условиях не приняты автором по данным наблюдений за уровнями и расходами воды, а рас-считаны методом руслового водного баланса по уравнению (1).

Отдельные элементы этого уравнения определялись по сле-дующей методике.

Значения средних месячных расходов воды на верхней гра-нице участка — у с. Усть-Цильма (QB)—приняты по опублико-ванным данным.

При подсчете суммарного бокового .притока на участке р. Пе-чоры от с. Усть-Цильма до с. Оксино (Qnp) в качестве рек-анало-гов были приняты р. Пижма — д. Боровая ( f = 4 8 9 0 км2) для всего водосбора этой реки ( f n —5470 км2); р. Цильма — д. Трусово ( F = = 20 900 км2) для водосбора р. Цильмы до устья (.Рц = 2 1 500 км2);

р. Сула — д. Коткина для всего водосбора этой реки (Fc) и пло-щади, оставшейся не освещенной измерениями, в левобережной части рассматриваемого участка р. Печоры (-Рл — ^ п — ^ц — Р с = = 20130 км2); р. Шапкина — пос. Шапкино ( ^=5820 км2) для правобережья участка (РПр= 16900 км2).

При оценке подземного водообмена р. Печоры с прилегающей территорией на участке от с. Усть-Цильма до с. Оксино (Q0) сде-лано предположение, что он носит такой же характер, как и на предыдущем участке, и выражается в подземном притоке при малой водности реки и подземных потерях при ее большой вод-ности. В связи с этим для ориентировочного определения значе-ний Q O использовалась зависимость их от значений Q B + Q N P —

— QP.P, построенная для участка от с. Усть-Щугор до с. Усть-Цильма (рис. 5).

Остальные элементы руслового водного баланса оценивались теми же. способами, что и для участка р. Печоры от д. Митрофа-ново до с. Усть-Щугор.

Сопоставление рассчитанных по уравнению (1) средних ме-сячных расходов воды р. Печоры у с. Оксино за 1959—1962 гг. с соответствующими средними месячными уровнями воды в этом створе, подсчитанными по данным измерений (приложение 3), позволило построить зависимость Q = f(H) для периода свобод-ного русла.

Интересно отметить, что полученная таким образом кривая расходов: в определенной, мере.подтверждается данными измерений

31

расходов воды, выполненных Архангельской ГМО в районе с. Оксино в 1973—1975 и 1976—1977 гг. Измеренные расходы поз-волили несколько уточнить положение кривой Q = f (Я) по сравне-нию с первоначальным, соответствующим результатам рас-чета по уравнению руслового водного баланса. В окончательном виде (рис. 9) эта кривая может быть использована для опреде-ления средних расходов воды у с. Оксино в период свободного русла по данным водомерных наблюдений.

Ннсм

Рис. 9. Кривая расходов QB=f(H н) для створа Оксино на р. Печоре в период открытого русла. 1 — расходы, рассчитанные методом руслового водного баланса, 2 — расходы, измеренные Архангельской ГМО.

Прогноз измененных в результате предполагаемой переброски части стока расходов воды р. Печоры у с. Оксино ( Q H . и з м ) , так же как и для нижних створов предыдущих участков, выполнен по уравнениям (3) и (4) на моделях маловодного 1938 г., сред-него по водности 1959 г. и умеренно многоводного 1962 г.

Отдельные составляющие уравнения (4) определялись сле-дующим образом.

Изменения расходов воды в верхнем створе участка—' у с. Усть-Цильма (AQB) — приняты по приведенным в приложе-нии 2 результатам расчета величины AQH для предыдущего уча-стка р. Печоры.

Изменения расходов руслового регулирования (AQP. р) вычис-лялись по уравнению (20), компоненты которого рассчитывались по формуле (18). Основные параметры этой формулы определя-лись по зависимостям FB=f(QB) (рис. 10) и А Я = / ( А Я в ) (рис. 11),

32

Fa км2

•2800 r

2000\

1200 \

400i 4000 8000 12000 •16000 Qe м}/с

Рис. 10. Зависимость Fs=f (QB) ДЛЯ участка p. Печоры от с. Усть-Цильма до с. Оксино.

&Н см

800

400

-400

-800 -400 400 800 дНцсм

Рис. 11. Связь Д Я = / ( Д Я В ) для участка р. Печоры от с. Усть-Цильма до с. Оксино..

2 Заказ № 454 3059

где Fs— средняя за месяц площадь водной поверхности на уча-стке; QB—средний месячный расход р. Печоры у с. Усть-Цильма; АН и АЯ в — изменение уровня воды за месяц соответственно среднее по участку и в его верхнем створе.

Зависимость FB = f(QB) строилась по данным наблюдений за летний период, поэтому при расчете средних площадей водной поверхности на участке за зимние месяцы в качестве аргумента принималась величина , , где kB, з и м — среднее месячное зна-

^ в . зим чение коэффициента k3им для створа Усть-Цильма.

Методика определения величины ДЯв была такой же, как и для участка от с. Усть-Щугор до с. Усть-Цильма.

Анализ результатов расчета значений AQP.P для рассматрива-емого участка р. Печоры показал, что под влиянием переброски части стока средние расходы руслового регулирования за отдель-ные месяцы увеличатся или уменьшатся в зависимости от фазы гидрологического режима и соотношения между водностью реки в естественных и проектных условиях.

Изменения расходов воды, сформировавшихся от поступления осадков на водную поверхность реки (AQ0C), а также расходы воды на образование (таяние) льда (AQH) и испарение (AQH.B) для рассматриваемого участка оказались пренебрежимо малыми по сравнению со значениями AQB и AQP. р.

Изменения подземного водообмена реки с прилегающей тер-риторией ( A Q 0 ) , обусловленные переброской части стока, рас-считывались ориентировочно как разность значений Q0, снятых с графика связи 'Q0=/('QB + Qnp— Qp.p) (см. рис. 5) в соответствии со значениями QB + Qnp — Qp.p, рассчитанными для рассматрива-емого участка р. Печоры. Эти изменения будут иметь такую же направленность, как и на предыдущем участке.

Средние месячные расходы воды р. Печоры у с. Оксино { Q H . ест) в средний по водности ( 1 9 5 9 ) и' умеренно многоводный ( 1 9 6 2 ) годы принимались по данным расчета, выполненного по уравнению руслового водного баланса (1) для естественных усло-вий. За летний период маловодного 1938 г. они определялись по кривой Q = f ( Я ) , приведенной на рис. 9. За месяцы с ледоста-вом и ледоходом средние расходы воды в створе Оксино полу-чены по графику связи с соответственными расходами р. Печоры у с. Усть-Цильма.

Прогноз возможных изменений средних месячных и годовых расходов воды р. Печоры у с. Оксино, обусловленных перебро-ской части стока, дан в приложении 4. Из этого приложения сле-дует, что изменения водности реки в указанном створе произой-дут главным образом вследствие изменений стока у с. Усть-Цильма (AQB) И условий руслового регулирования, хотя некото-рую роль будут играть и изменения подземного водообмена реки с прилегающей территорией (AQ0).~

Изъятие стока из р. Печоры приведет к уменьшению расходов воды у с. Оксино в средние по водности и многоводные годы,

34

а также в периоды половодья маловодных лет. Наибольшее аб-солютное уменьшение водности произойдет в месяцы с макси-мальным водозабором (май:—июнь).

В отдельные месяцы маловодных лет, главным образом вслед-ствие регулирования стока Митрофановским водохранилищем, средние расходы р. Печоры у с. Оксино в проектных условиях станут несколько больше, чем в естественных.

Изменение стока в створе Оксино (AQH) в отдельные месяцы будет больше или меньше соответствующих изменений в створе Усть-Цильма (AQB) В зависимости от изменения условий руслового регулирования и подземного водообмена. Однако в среднем за год уменьшение стока в нижнем створе участка будет несколько меньше, чем в верхнем. Это произойдет из-за со-кращения площадей затопления участка (а следовательно, и по-терь на поверхностное задержание), увеличения притока подзем-ных вод при малой водности реки и сокращения подземных по-терь при большой водности. Вследствие этого на рассматриваемом участке произойдет некоторая компенсация уменьшения стока, обусловленного переброской, которая составит в среднем за год 7—41 м3/с, или 3—13 % уменьшения водности реки. Относитель-ные изменения средних месячных и годовых расходов р. Печоры у с. Оксино ( | A Q H I / Q H . е с т ) , как правило, будут несколько меньше, чем у с. Усть-Цильма ( | AQB I /QB. ест), вследствие увеличения вод-ности реки на протяжении участка.

Выводы

Изменения режима расходов ниже места водозабора прои-зойдут главным образом в результате изъятий воды и регулиро-вания стока Митрофановским водохранилищем и как следствие этого также за счет изменения условий руслового и пойменного регулирования стока. Влияние изменений других элементов русло-вого водного баланса (разность осадков и потерь воды на испа-рение, образование и таяние льда, подземный водообмен реки с прибрежной зоной) незначительно.

Изъятия воды из р. Печоры в объеме 13 км3/год приведут к существенному изменению ее водного режима ниже намеча-емого Митрофановского водохранилища. В пределах примыкаю-щего к нему малоприточного участка весеннего половодья и па-водков практически не будет.

По мере впадения притоков и увеличения стока р. Печоры относительное влияние водозабора будет уменьшаться- Так, если у д. Митрофаново годовой сток сократится на 48—76 %, то ниже впадения р. Щугор — на 24—42 %, у с. Усть-Цильма — на 6— 12%, а в устье реки у с. Оксино —на 4—10%. При этом наи-меньшее снижение стока придется на маловодный год, а наиболь-шее— на средний по водности или многоводный год.

2* 35

Наиболее значительное уменьшение средних месячных расхо-дов воды, как правило, будет наблюдаться в мае и составит у д. Митрофаново 87—92 %, у с. Усть-Щугор 48—58 %, у с. Усть-Цильма 13—17 % и у с. Оксино 7—12 %,

Помимо паводочных периодов значительное относительное уменьшение расходов воды может иметь место в отдельные лет -не-осенние месяцы за счет аккумуляции паводочного стока с вер-ховьев р. Печоры Митрофановским водохранилищем. В межен-ные периоды маловодных лет в результате сработай полезного объема этого водохранилища будет наблюдаться некоторое уве-личение расходов воды. Так, выполненный на модели 1938 г. рас-чет показал, что средний месячный расход воды в створе Митро-фаново увеличится в марте на 17%, в августе на 21 %, в сен-тябре на 26 %, в октябре на 36 % и в ноябре на 3 %.

В связи с изменениями условий подземного водообмена реки с прилегающей территорией, сокращением площадей затопления поймы и соответствующим снижением безвозвратных потерь в среднем и нижнем течении р. Печоры произойдет некоторая компенсация уменьшения стока, обусловленного переброской.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. М е т о д и ч е с к и е у к а з а н и я УГМС № 90. Составление русловых водных балансов.— Л.: Гидрометеоиздат, 1977,— 104 с.

2. Н а с т а в л е н и е гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 6. Ч. 1.—Л.: Гидрометеоиздат, 1978,— 384 с.

3. Н а с т а в л е н и е гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 6. Ч. 3,—Л.: Гидрометеоиздат, 1958.—291 с.

4. Н е ж и х о в с к и й Р. А. Гидрологические расчеты и прогнозы при экс-плуатации водохранилищ.—Л.: Гидрометеоиздат, 1976,— 192 с.

5. Р е с у р с ы поверхностных вод'СССР. Т. 3.—Л.: Гидрометеоиздат, 1972.— 664 с.

6. У к а з а н и я по расчету испарения с поверхности водоемов.— Л.: Гид-рометеоиздат, 1969.— 83 с.

((g) сиинэннв(М ou) ИЁИ н0

((j>) стинэнавбЛ

% OOt'-nj

% 001 •

6V I

5v I

"dv

udv

uv

d-d Ov

"Sv

133-8,

О CO oo CO

CO CO

00

00

Ю

со о со CM

см о 00 о о о о о

4 о I I

« Я о я =( о я 0 — ч 1 2

о I

о I

Ч О о"

OJ о"

о см

СП см о со

о о о о СО о СО о о о оо

о ь- о ю о о о

о

7

о см см

о со СО

о см см

о

о см см

см СО

о см (N о см см

~ ~ - > > Г • X

со см

S

III

О! со СО -см 17

30 о

о to СО со rt<

г* п<

см о rf

' S »—« о о> t> о о см со ю ст> о со оо см со см СО СО СО со СО СО СО

-20,

3

-29,

2

20,1

-41,

0

о <-- о CTJ со 05 со" 39

,2

83,2

СО о

о о о о СП СП оо оо ю оо со 00 1 со

© о о о см 00 со о> СО СП

о ю см

X

37

ХЗЭ •Н % 001-'. н 1

1 &V 1 CO • 'i-ч '•'*(< *-< (M

юэ-Яф %OOI-|a0v|

CO CT> oo <M

((g) ощнэнввсМ 011} КСИ '"б

СП t—1 CO IN OO CO СЧ

хоо -н

(301

)

(249

)

636

(((7) шинэн -авсЬС ou) H6v 18

,0

-28,

0

-150

a'Hdv CO о

о о о 1 :

306v to СО

• о о о 1

rdv 0,08

—0,

10

0

-13,

1 '

-12,

9

0,43

"dv 5,00

-41,

0

-149

иеи -flg Я Я .о О СО <М ГЧ . '

ЮЭ Ю гн ' rt ' СП -ф • У-1 —• т—t со

Мес

яц

, — ч • X о

CI ю ст>

о с « s а Ч QJ р. а

о

о ю

о ш- 1Л со

СП см

СО со

о СО

о to ст> со 1—1 СО ' 1—1

1Л оо t 1760

: 19

10 см

СО о СП со t-

СО -

оо ю . со

1. 22

3 to о см

90S СП

4230

3160

1230

t 63

0

1090

•со СО со о t-со

CTJ со СП 1—( СП (М to 1

f-to 1 •

со со 1

ст> 1

0 •чН см 1 —

1250

-558

i-н 00 т—< 1

1—1 см со 1

со СП 7

t-H 1

а> со со о ю о со .о о о о о-- о

1 о 1

о 1

о 1

о 1

о. . 1

о

СО со СО СО СО £ со см оо ' о о о о о ( - - о о о о о о

. ^ о см со см со о о 00 о о о о ' о о о о о о о- о 1 1 1 1 1. 1

СП CTJ t . СП СО со оо со со 00 см а> со" 00 lO о со" о оо" СО 1 1 см ю 1—1 1—1 ю 1 1 1 1—1

1 1 о • о о о о "о LO 1С ю . о о ю о о о ' о t ю ю. оо о t- 1—1 1 1 1 1 ; ю 1—1 ю СО I 1 1 1 1 см

1 7 1 1 1 1 1

о о о о о о о о о о о о о о г-- ю о см см см см см ю о 1—1 см СМ см СМ см см см

ю см ю СМ ю . о <м СО ю СО о СП со

о о аэ ст> ю со о м

" - - > > - " S X > >• ~

X Р<

38

о 00 (N Ю CO CM о ю 00 .. СМ о IM ю со со о см о

СТ) см о ю о СО •ф

ю Оз ю »—« СТ) СМ со о о со СО см см t- СО со о ю со СО см ст> <м СТ5 со г"н ю 00 см см 1-- со со ю см t-

о о со см см о о о о О) о о о со со о о t- t- со о ю о см см о см см см СО »—1 о СТ) см о о ю см 1—1 rh to СО

о <N

СТ) ю СМ СО I ч см со О)

ч о и, •S Я X < о

ю съ СТ) о со со СТ) 05 ОЗ со со со to см t- о 00 ю см СТ) 1 1 1 см оо оо СО ю со 1 1 1 1 см 1 1 1 1 1 1 1

о ^ t- ГО ю ю ю см 1—1' см о о о о ' о о о о о о о о

со о ю I

1 : 1 I

Tf о"

СТ) ю оо со 5 со t- о о 'О о о о о

о I

о я S о я я

S >> 00 о"

о

о о

о •

тн СО

to о ю

2 оо , t— ' оо см о ю ю о" о о о" о о о о о о" о" о 1 \ 1 1

,' , со о см оо СТ) о ь- см TP оо ю ю СО со со" оо СП см" 1 1—1 1—1 00 см ю со 1 см со гН 1 1 1 1 '

1 1 1 1

о о о о" . ю. ю" о о . о О ' о о •о о 1С 00 t^ ю ю СТ) см 00 СТ) . оо CN СО о 1 1 1 СО О0 см 1—1 ю со th ю 1 1 1 1 см

1 -1 1 1 1 1 1 1 . 1

о о . о . о о о о о о о о о о о о : <м t- ю ь- о см см см см см ю о о : ' со

' ' см см <м см см см см 1 '

о • ю ю о . о •о - о о о о о ю о . см ю TP О' 1—1 о to . t-ю СТ) •р ю „ТР оо ю со см ... to

X W о > • ^ •• 2- X X: X X . о u

39

si

к _ о л t? о. * 2 О- э" ё й ^ С.

А d о л Я 2 О ~~ О с*

S оа о (3 о >> X

^ 3 ct £ о н • * ш о Q. С

<

о. В о ? . а < н « и £ >» Ef u

О >> W «< о UJ В" ^ S 5-о £ U О а. С

аз

в О"

% 001 •

% 001 •

H6vl

<5v I

((g) шинэнавсЗЛ

((jr) снинэняв(1Л ou) H6V

5v

u6v

и V

d-d 6v

&7

00 CO CT>

4 «

ТР , , О ОО СО ю 1—1 СМ СМ Ю СО <М

Ь - 0 0 LO ОО СМ О СО СО СМ СМ 1 1 1—1 СМ 1—1 СМ

ОО СМ 0 0 О О О О О О О О О СМ СО <М СМ 1- - T - СО CD Ю СМ Ю Ю T-- СО

2 О СМ СМ О Ю СМ

СП Ю СО СМ СМ СМ

О СТ> СП О О О О О О О )—1 О Ю О <М 0 0 О СО О> СМ СО СМ 1—1 СМ ОО Ю СО ^ О 1—1 СП О СМ СМ СП Ю

T—4 СО СО r—i СМ СМ 1—1 СМ T—T

Ь -О СМ О О от СМ О СО

T-Н Ю Ю О 1—1 Ю О 0 0 СО О Ю СМ СО оо СО Т—1 СМ СО 1Л «S1 RH

1 1 ^ ^ 1—1 1 [

7 1 1 1 О О О О О О Ю О О О О О О О О О О О СМ

Ю~ О СО О " СМ ОО СМ СО CD ОО ,—Г СО

1 СМ 1 1 1 1

СМ

1 1

СО СМ СО СО Ю СО СО СО О О О О

О О О О О "

.1

О "

1 О " О О " О " О О О

1

L | О ГЛ СО ^ СМ СО СМ О О J-H СМ

О О О О •eh 7

о 1

о о о о о о 7

о СО те ю СП о <М Т—Н о о СМ 1—1 J—T

о 1

о" 1.

о о 1

о 1

о о о о о о о 1

о

о о ОО Ю см о о о о о СО СО

со ГН Г—I о ОО СП СО СО СО t-- Ю t со СО о со СП СМ Ю см 1 см со сп 1 1 Г—1 1—1

1 1 см 1 1 7

СО см о 05 см см о о о от о 1—1 о о 1—1 со СП СО ОО ОО о СМ 1 IM СМ СП СО ч»< 00 1—1 см ю СМ 1 1 1 Ю 1 1 1 1 <—1

1 1 1 1 1

/ — . у , . *—Ч _ о сп О о СМ СО СП 1—1 СП со

СО 1—1 ОО о СО ОО Ь - Т-Н о СО 1—1 см СО см t-- СО СО СО СО см СО .— .—' СО

^ ^^ - Й X X > > ~ * X 4 о u

00 CO CM CO

00 о Ю t-- Ю

О со CO СП Ь- Ю

ctj in СП

я 4

>S я S3 4 cd o. о

о о о

«JI о со со о" о" I I

00 со I I

со со СМ О IN СМ

40

t D h O l t O ^ n O l D ^ O )

1->«0000«0050»0 'CO(N со ю со см см со CM o o ^ i o r H o > - i o o o i o c o o 5 0 СМСОСОСМЮ-^СМСМ^СОтРСМ о

со 1С

•чН ю р 8 со о о ю

о ю ОЗ о СП о ь-см

о со TP о ь-о

СО о оо о ю OS см СО 5 ю б ю

о оо тр о о оо

о со со о о СО

о ОЗ оо о to о

о к

о о

о о т—<

о to ю оз

>—1 СО

"

см см cm >—1 ю со см со СО см г—1 СО

СО со ю СО ю о о см

о о о ю тр о о

о ю

о СО

о ю TP оо

о со со 899

СП ю

ю ю ю о 00 ю

о о тр о ОЗ ь-

о (•» to о оо о

о ю ю о оо о

о ю см о " 00 см

о о

I—1 1—1 СО СМ см см со »—1 оо 00 СО со СО тр см TP

c o t ^ o o c o t > c o ^ - < l o t ^ o ^ p o ' - i - e ' — > I 1 О tO IQ CM CM CM i 1 т-t r-< 1 t I I ОЗ t -*T I

tP . p

CN CO ОЗ

00 00 CM OS О 00 ю о со >*p cn o 1 I I I 8

о CO CO t-CO О t— *f СП CO ОЗ 00 t- CO 00 I—I ^ CO CM 1-1 I I I I I

CM oo TP I

о о со" со

о о о о о О Ю О! О) СО С СО CM I— 1—I

о о см"

to in со СП 00 со CM см о со О О О

1 1—1 1 7

о 1

о 1

О О О 1

О 1

см ю см о ь- см гр со со 1—1 О О О О см

1 со 1

о 1

о 1

о 1

О О О 1

см [

см о о" о" I I

>5 оо см оо 00 LO СМ н >-" о о о о о" о" о"

ее о £ч =я 3 и 4 о я о С-, о я 5 о « к

S >>

О ' о о о о о о о о о о о ^ О О N Ol" Я « Ю гч (О р—* '—| 1—| СМ СО СО н IO СО -ф СО

I I

о о о о со ю ю о со СО 00 ю см ^

о о" о" о" о" I I I I I

t О Ю тР Ю СО Tf "-Н ю о о о о о о о о о Ь- .-«

I I

О) см

СМ СО — О OS ю о со см t— тр оо

о о о о —* >-<" о" о" о" о" о о см" 7 Г I I I I I

t~- тр ю оо со ю

О Ю О О СО о о СП 00 ( N 0 . - i 0 l 0 . - < 0 3 t - ~ 0 0 3 СО О 1—( vO СО 00 « I I I

СП О оо о Г- — — й « Ю • • СМ . I

I I 1 1

со Ю Ю со N 05 н с " 7 I I

ю со TP

О СО СО Ч" О) Ю О 41

I ^р ю «-н I ^ см см I I I I

5 см I

О Ю СО OS СО СО СО СО О СО -г, <N Ь-ем оо оо ' СМ I

^ СО СП О 00 ю СО М Ю

I I I

О) сп см о СО TP

ь-"

00 о ю

С О ^ Р О О О О О С О О - О О O 0 1 ( 0 ( 0 t 0 C 0 0 1 C 0 N > t СО СМ>-<СМ>-«СМСООСОСОСМ о •чР СО Ч-* t . f-M 8 c m c m o o o o q j o o o ^ о O O t « S m S O O O I N I D тр СМСМСМГ'-СО'-'ООЗСМООСО см О Я Ч 11 «

= s: > > = в > > X х.5 2 _ • X X

Ч о I— х х Й 2 - - X X-

ч о

41

<У> <У)00 'CfttOCDCOC^-^lOlO. Ol I"- СО ОЭ LO СО • GO 05 г-ч ю СО <N СО СО "Ф ГН1НГЧМ «—i ^ 05.00.00 00 01 N S О? ; • »—< 05 OS I—• СО С Is-. t^ t4» ' Г-1 1—I CO t-t

2 s я tu a; b s < Оч >> о с

СУ

с о - ^ ю с о о о о о о о о о о т-н СП t— СО to С- CM ^ CO CO <N О t— ою«лмип>

о о ю о о о ю о о ^ ю о о ю i—СО К QlW ЮС i—i.—P Ю I Ю to CM CM CO I I

1ЛЮООООООООО C O O l O ^ l O D O ^ - C J ^ O l t -t lOlOCOCOCM^ lO

OOOOO.OoDIMlOOO to со о CO CO Ю ОО С— 05 ^ioto-Ф | | |

о ж к о ы о

5% < и 3 » £ < sr *f М «5 с о

3 5 о °

аа ®

X

о < е.

S3 СГ" W о ы

+ CQ СУ

СУ

OJ СО СОт-1 о о о о о о о о о CMCOCO~HOOHCOCOtOOCO 05 СП to to о со to to ЮСО СО о оо пл Ю СМ СМ СО '

CN о о о о ю н о а а о с о о о оо COtMi-Hi-1

СП СО О Ю C1Ю СО 1 г.: с о о о о t оо СО СО оо о о см ^ СО СО нI t I см.

Ч ' ^ Ь ^ С Ч О О О О Ю ' - Ч ' З cm cm j с о ю ч ' н

Ю Ю ОО т—< о ОО о СП СО СО Ю Ю СО СПГ~- I СМ СМ Ю .-< СМ ОО г-н СМ CM 00 С- -st1 Tf | « I I

(ОЮОШОООООО NCDOcOOOrHOOrHlQ NtDlO<ttD(MI>lCI Ю CO м л г ч г - .

OOOOri<COt--h~CT>lO CO IN

о CO СП o n t o i o s

CO t-- oo LO

о CO CO CO 10N0030WOINNC4 ^ CO I CO о C-CM to CO rH I 1 I ^ O CM CO I - T—( I I CM I I

X я . IE '" t=t Ш o. o-H tu о <

. о. .

СУ

»-i СП о 00 О ' • • СО СО ОО &— О О СМ ^ СП СО ОО со-to to Ю Ю О to 00 СП Ю ОО О CJ5 о сп оо « ю ю см со СМ

о м ю « о о о о о о о ч > о tOClcOtOOOlO'-^NlO'-t СО t~ioiovocM^-i-=fomco--ioo со >-< СО*!" см см см <—' со

(М оо ю ооi>Taj o o o i o o s COlO-ФСОСОт—iOSClO'

(Nra«^f «-н-гчсм см см

COO>-1COOOOOOO to^tocot^ocn-^-tooo CO Ю CO CM 00 CO CO CO Ю

> > £ X о X u

42

CO f . со тр i— ОЗ ОЗ t-TP СО •"i" ОО СО О I-- СО тр Ю СО СО тР О со 00 тр t- . тр . р—f СО CM рн р-н ' р-н трозсоооюозс СМОЬТРСМР СОСОЮОЗСОЮСОТРОЗООР ; 1Й СО гн гн rt кн гн Г

о о • о Ю <—' О мО IN г-Н т-Н СО UJxfSCOOOO о о о о о о о ю о я о р н о с о о с о р ю ю ) . . ^ t- СО Ю СО СМ -Ф р-н СО ОЗ см ю о см

i n i O S r t r t C O N ' - i TP см

МООО'ОООООООО о оо г*-оз о о тр со оо р—1< оз со 00 Г СО СМ О О СО TP 00 t— СО Ю со : V-H О r—i тр со со ю см :*—, 'тр с м р-н

о о о ОО со тр —. I со

о о о о о О оо"см"о0 О Ю СМ О © СМ О СО t S M S M o m o i o o ^ r a оо

-TP-.b-.lQ,*-' т-" CO-CM I < I I 1 I I I I 1 I

о CM О О О 00 О) О О 00 ООО со CM тр CD Tf тР ОЗ ОЗ CM СО t— р-н т н ю |СОЮСОСОСОТРСМр ~ ~ I I I I I 1 I I

О О О см о со Г7* t-H* СО

со оо со о о о о о о о о о S«Ooo 00 О-р—i-© ОО -р—' ОЗ ОЗ- см NcOlOlOcO-HNt olOCOM тр ЮСОС-р-нсМСОСМр-н ТР см

тр о со о о о о о о о о © о ОО 1С ЮОО о о ЮОО тр 00 со со 00 С-СО CM CM СО t--t--СМ р-н СО оо р-н о i тр со tp СО CMvh тр СМ ьн .

ю см СМ Ю —С Оз 1—I t-- 00 ю о ю О О О О СМ со"© t~- о~со"О о Оз" ГР СО 1-1 "1

: Ю тр СЗОООЗСМОО©. р-н о о о о оо см со о т-Г t-Го о осГ СМ СМ СМ Р-н

ю о о оГ ООЮтРСОтРСО тр

o o o o c o o c i i o s s o o t*- -СО Ю >—< р-н. р-нр—' р—<

CM со оз CDOSCOlO- о

о о о о со TptCt-."aT©"o;6 р-Г t- СМ Р— « Р-н СМ СО см

ЮОЗОЭСООЗОООООООСО рн(М I I N ION

ю Ю СМ тр со •ЮОО ь-со „ . « О р н Ь О О О О О М О см см см | оз оо ю

. t-— о О ОЗ СО ю ОЗ СО оз © СО О © © Ю СО СО Ю тр ю СО I СО с м ОЗ TP СМ ОЗ р-н ОО CM t " -I I ю СО I СМ Р •-I СМ р-н СО

I I < со • I I

lOOiCOOOO fOON со о «о (мо^сосоосоазосоююоо io 1—' I ,1 ОСОЮ^ <М г-н т-<СЧ I I

тр ОЗ О Р-н Ю

оо со со ю см"'-н оо см о о t~- юм о оо р-н ю (--СОтРЮСМО ЮСМСООТР со t O l O I O - H ^ N C O H t ^

« o c o p H o o o i r a ^ O M - p f OSCOO)lOO(»OS^O'C3 оз Ь-ЮСМЮОООЗОЗЮР-Н 00 .- ' CO Р-н p-c

O CO о дз тр со О оо со Ю й О Ь О О О О О О О И о СО ТР. Оз СО оо О оз смю ь- см оо СО Ю ^ Ю СМ ОЗ Оэ Ю оз СО тр оз ю

ОООЗЮООООООООО о CONlfiCOOOlNOO ЮОО ю-оо тр со ю ю ю t- со © ю © см см о i р-н 00 00 СО СО СО СМ'р-н тр

—. — Е( х— О

:43

((g) ошнэнавси

((Й (нинэнввбЛ ou) 'H6v

% 001 •

% 001 •

&V I

> v l

tt6v

Ov

"ev

d-d d v

B 6 v

00 CO ОЗ

S3 4 о n о 4 M s

СО Г-Н со о ю со OS t- со ю о см СО оз

о оо СО ю см см LO со см t— см

со см со о о о р р о о о о 00 о со 00 ю т-Н ю о оо Оз <м ОЗ оо ОЗ [—, to ю TP ю Оз оз 5 см о ю г-н СО •th см см см I—1 Г-Н СО

_ 00 со г— о о о о о о р о о СО тИ OO см см о о оо о ю см о оз см lO CO ю TP со СО 00 см о 1Л о со Оз t-H. to ГР см см см т—1 »—1 СО

, , оз СО Оз «а< см 00 см о t 00 1—1 Оз О ю со о ь- ю г-н оо Оз ю оо оо см см t—н ю а> см СО Ю 1—1 СТ> со 1 см 1 1 TP см 1 I 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 оз 1 ю СП

о о о р р о 1Л о о о о о о о о о о о см о о о р © г- Tt- to о rj" см см ю ю СО см *

1 Tt- 1—1 см 1 1 1 1 1—1 1 и со

1 я f-t о г—, гр со СО см со о to с? о о о J=C

о о о о о 1 о 1 о 1 р р о р о о" 1 о я о о 1 1 1 1 о с

см см ю fc- ОЗ as to f- см о о р f- К • 35 о о о о о о о о р о о о •—1 et р о см 1 1 1 си 1 1 1 1 а, 1 U .—* ,—1 1—1 см о со г 1—1 СО р Оз 1—1 i о* о о о" о" о р о о о о* ТГ-1 о" о о 1 1 •

о р см о см оо о о о о р р о Оз со (М СО сп см с- гр со СО о см г СО см со см сч ю 00 см to см см см 1 1 1—1 1 1 1 см

1 1 I 1 1 Р IN о р ОЗ см р to СО

1—1 ю ю Оз о 1—1 ю о оо со t р ю .—1 см ю со оо СО г—< см со ю -5р • 1—I 1 1 тс 1 г 1 1 7 1 1 1 1 1

о оз г Оз о о о о о о о о сз СО ю о см оо о со оз см СО см CM см оо со ОЗ ю со о оз р см CM ОЗ ю ю Г-Н со со см см T—i см

*—1

> > > ) —

X X - Ч " о > > X 1—

44

l O S N I N O O N C O I O N N W l D N M N O m S O O S O S

Ol <» S Р-Н гч О 00 W CM (O S Ol e w . o ю o>

a i f f l s p o p o o o o "5COCMOt---CO OCOCMCM COCOTPTPCO»-HCMOCMO даг0тРСМСМС0>-н»-<

O O t O C n O O O O O O O O O о •-нтрЮСМ ОСПСООО»—» CO CO CO СП OOt~.COCOlOCO CnCMCOCM»-HTP г-н r-it^-ОСОСОСОЮСМ'-' тр

t C c o O O O O O O O O О (МО ОО 00 О О ОО i—• t-. i-н 00 тр —' 00 S СОСОГ>СМ>-НТРСО СОСМО b- QO ОЮЮСМСМСО-HI-H со

C O O O O O O O O O © О c n T P O O T P c o o o — i ; - : ® со с о с м о о с о т р о о г - с о ю со 1 - н О - - н т Р С О С О Ю С М ' - < т р CM *—1

co_ га да да д _ . о о д о ю о о о с м ТРЮООСМОтРЬ-ЮСОСМ I I CM 00 Ю CM г-н CM " I I

I I I I I I £2 CO

CO CO O)

со "О оо да ю CO со см со TP CO CM ~H

TP Ю Ь- О tO oo y-i OO CO Ю to CM pf н И -J I I I I

oo CO TP

p o o o o o o o о CO CO CM TP CM" CM" H H H H C J M I N N

CO- -H I I

о §

о о о о I I I

оо со 0 1

1-н 00 Тр см со см о о о о I I I

ТР см

ч о Ьн »я я я 4 о ш о Ъч о Я 5 о и и <и о, о а >>

о о о о о о о о о о о о tOt^-OlCOCMlOCOTpCOCMt^-lO см H H C O H C O W H I N

ее n (N f- Н о СО -н t^ СМ тр СМ

O O O O P - H C M O O O O O O I I I I I 1

г-н из Тр ОО О СО ^ СМ СО СО о о о о — см

1 1 о о о о о о

о о о о о о о о о о I I

O O O O O O O O O O T P C O

см см I 7

О СО О) т а г а со »—'

О О О О О О о сп см тр Ю TP СО I Р-н см

I

о о 00 ю о о ст> ю см о тР I I

о о о о о •да о тр СП да f- оо со со оо да со см

со s со ю I

О о СО (•» ГО О тр О -Н Тр СП СО to см см 7 -7 I I I

см Тр Г-Н

со ~ о о о о о . о о ТР о c o c o o o t o » - ' m t - i r a - - h Е о lOlOCMi-HTpOlQcO^OO СО " И И И И н СО

оо оо см да

I I I I о со ТР

СО см СП СО СО 00

I I I I I I

оо да ю о о СО t*- to ОО О to to Ю Ю тр ОО — о ю 00 00 СО го СО тр см

см оо Tf

о о о о о Ю ОО Ю ОО тн - о см см о

Н. М. Алюшинская, О. JI. Маркова

РУСЛОВОЙ ВОДНЫЙ БАЛАНС НИЖНЕЙ ОБИ И ВОЗМОЖНОЕ ЕГО ИЗМЕНЕНИЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ

ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В условиях планируемого территориального перераспределе-ния водных ресурсов особое значение приобретают вопросы изу-чения водного режима северных и сибирских рек, являющихся потенциальными водоисточниками для южных аридных районов. Лишь детальное знание режима этих рек позволит правильно решить вопрос о допустимых объемах изъятия воды и возможных последствиях переброски части стока для природы и хозяйствен-ной жизни Северных районов. ..

В общей схеме межзонального перераспределения стока одно из главных мест занимает р. Обь, которая будет испытывать ос-новную нагрузку при осуществлении мероприятий по обводнению территории Казахстана и Средней Азии.

В задачи настоящей статьи вхоДит рассмотрение условий фор-мирования водного режима: р. "Оби ниже места проектируемого водозабора (с. Белогорье) и оценка возможного их изменения в результате переброски частц стока, а также возрастающего использования воды на хозяйственные нужды внутри бассейна (на перспективу 2000 г.).

Приведенные в статье прогностические оценки получены в ре-зультате уточнения и детализации выполненных ранее [1] расче-тов и не имеют с ними принципиальных расхождений.

Представление об особенностях формирования водного ре-жима Нижней Оби и о значении отдельных факторов в этом про-цессе можно получить при исследовании руслового водного ба-ланса участка реки от с. Белогорья до г. Салехарда (длина 840 км).

В общем случае сток Нижней .Оби в замыкающем створе у г. Салехарда ( Q с а л ) зависит от расхода воды во входном створе у с. Белогорья ((ЭБел), режима и количественного значения стока боковых притоков (Qnp), впадающих в пределах участка, про-цесса руслового и пойменного регулирования стока (Qp. р — акку^ муляция, —Qp.p — сработка русловых запасов воды), расхода

46

воды на льдообразование (Qn) и.за счет таяния льда (—(Зл), осад-ков, выпадающих на поверхность реки (Qoo), и испарения с воды (<2и.в)- Соответственно уравнение руслового водного баланса мо-жет быть записано как

Qcan = = Р в е л ~Ь Qnp — Qp. р ~ QM + Qoc — Q h . в-

Вследствие неблагоприятных условий подземного стока в ниж-ней части бассейна р. Оби из-за распространения многолетнемерзт лых почвогрунтов в уравнение не включена составляющая ба-ланса, характеризующая поступление подземных вод непосред-ственно в русло р. Оби на участке с. Белогорье — г. Салехард.

Расчеты руслового водного баланса Нижней Оби выполнены по месячным интервалам времени за 1961—1975 гг. Этот период является не вполне однородным из-за несколько различающегося уровня хозяйственной деятельности в начале и конце его. С из-вестной натяжкой можно полагать, что результаты расчета ха-рактеризуют особенности руслового водного баланса Нижней Оби при современном уровне использования водных ресурсов, т. е. при безвозвратном водопотреблении на хозяйственные нужды 5— 10 км3/год и регулировании стока в средней и верхней частях бассейна (водохранилища Новосибирское на р. Оби и Бухтар-минское на р. Иртыше общей полезной емкостью 35 км3 и ряд более мелких водохранилищ в бассейнах рек Тобола и Ишима общей полезной емкостью около 5 км3).

При оценке изменений руслового водного баланса Нижней Оби в условиях переброски части ее стока (на первом этапе 25 .км3/год, на втором — 60 км3/год воды от створа Белогорье) одновременно учитывались перспективы развития хозяйственной деятельности внутри бассейна. На момент проектируемого осу-ществления переброски стока, т. е. примерно на 2000 г., безвоз-вратное водопотребление принято равным 25 км3/год, полезный объем регулирующих водохранилищ, включая строящиеся Шуль-бинское и Крапивинское,—62 км3.

Русловой водный баланс Нижней Оби в современных условиях

Необходимые для оценки современного водного баланса дан-ные о стоке на границах рассматриваемого участка р. Оби заим-ствованы из гидрологических ежегодников. Суммарная боковая приточность рассчитана методом аналогии на основании мате-риалов по стоку притоков р. Оби (наблюдениями освещено 46 % площади). Месячные расходы руслового регулирования стока оп-ределены по морфометрическим данным как произведение пло-щади водной поверхности (FB) на изменение за данный месяц уровня воды (ДЯ) на участке ^—Qp.p = ^ " ^ )• Остальные эле-менты баланса (Qn, Qoo Qh. в) получены в соответствии с суще-ствующими рекомендациями . [2] . . Судя, по невязкам баланса,

47:

выполненные расчеты отличаются достаточно высокой точностью. В зимние месяцы невязки составляют преимущественно 4—6%, в летние месяцы, как правило, не превышают 3 % стока в замы-кающем створе.

Приведенные в таблице данные позволяют охарактеризовать средние условия руслового водного баланса Нижней Оби на уча-стке с. Белогорье —г. Салехард. Водность Нижней Оби опреде-ляется в основном (более чем на 8 0 % ) поступлением воды из' средней и верхней части бассейна. Приращение стока на участке от с. Белогорья до г. Салехарда за счет местных вод составляет в среднем за год 2500 M3/IC, или около 20 % годового расхода воды в нижнем замыкающем створе. Удельный вес боковой при-точности в стоке Нижней Оби меняется от 15 % в многоводные годы до 25 % в маловодные.

Внутри года соотношение стока на границах участка почти в равной мере определяется как режимом боковой приточности, так и процессом руслового регулирования поступающих на уча-сток вод. Разница в стоке на участке зимой равняется 300— 800 м3/с, летом достигает 7000—8000 м3/с. Весной, в период подъ-ема половодья, соотношение расходов обратное — в мае расход воды у г. Салехарда меньше, чем у с. Белогорья, в среднем на 3500 м3/с.

Роль боковой приточности в формировании стока в нижнем замыкающем створе (г. Салехард) наиболее заметна в мае—• июне. В эти месяцы боковой приток достигает 5000—10 000 м3/]с, что составляет 30—40 % расхода воды в г. Салехарде.

Особенностью руслового водного баланса, связанной с про-цессом руслового (пойменного) регулирования стока, является наблюдаемое в отдельные месяцы значительное несоответствие между поступлением воды на участок ( ( ^ ^ : + Qnp) и расходом воды в нижнем створе (<2сал) (рис. 1). В мае происходит интен-сивная аккумуляция воды в русле и на пойме реки, причем сред-нее значение Qp .p в этом месяце достигает 10000 м3/с, что соот-ветствует задержанию на участке почти половины поступающей воды (QgejI Qnp в мае равняется 23 000 м3/с). В августе происхо-дит интенсивная сработка русловых запасов воды (Qp. р = = —5700 м3/с), в результате которой водность реки у г. Сале-харда оказывается примерно на 40 % больше суммарного поступ-ления воды на участок ( Q ^ + Qnp)- Пределы изменения расхо-дов руслового регулирования стока показаны на рис. 2. В мае аккумуляция воды колеблется от 5000 до 13 000 м3/с, а в августе сработка русловых запасов составляет в разные годы 1000— 10 000 м3/с. Большие значения Qp. р, характеризующие интенсив-ный процесс регулирования стока, наблюдаются в многоводные годы.

Остальные составляющие руслового водного баланса (QJI, Qос, Qh. в) относительно малы. Они незначительно сказываются на водном режиме Нижней Оби также по причине частичной взаим-ной компенсации. Например, осадки, выпадающие на поверхность

48

Qm3/C

/ // III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Рис. 1. Ход стока в нижнем створе (<2сал) (1), суммарного поступления воды на участок р. Оби от с. Белогорья до г. Салехарда (ОБел + Qnp) (2) и расходов руслового регулирования (3 — акку-муляция воды, 4 — сработка русловых запасов

воды).

врр-йМс

Рис. 2. Предельные значения средних месяч-ных расходов руслового регулирования стока QP р (1, 2) и амплитуда их колеба-

ний (3) за 1961—1975 гг.

2 Заказ № 454 3075

Русловой водный баланс Нижней Оби на участке с. Белогорье — г. Салехард и его изменение в результате частичной переброски стока и хозяйственной

деятельности в бассейне (2000 г.)

Элемент баланса Единица измерения I II . III

Современный водный баланс (1961—1975 гг.)

Сток в нижнем створе, у г. Са-лехарда (Qcan)

мЗ/с 4 780 4 000 3490

Сток в верхнем створе, у с. Бе-логорья (<ЗБел )

мЗ/с 4 010 3 540 3240

Приращение стока. »а. участке (Qca л—<ЭБел)

мЗ/с 770 460 250

Боковая приточность (Qnp) мЗ/с 447 376 342 Расход руслового регулирова-

ния (Qp. р) мЗ/с - 7 5 6 ' - 3 3 6 - 1 7 5

Расход воды на льдообразова-ние или таяние льда (Qn)

мз/с 162 113 • 22

Осадки на поверхность реки (Qoo)

мЗ/с 0 0 0

Испарение с водной поверхно-сти (QH. в)

мз/с 0 0 0

Невязка баланса (Q0) мз/с ' - 2 7 1 - 1 3 9 - 2 4 5

Изменение баланса при переброске 25 км3 воды в год

Изменение стока в нижнем створе (ДфСал =AQBex —

— a q p . p )

Изменение стока в верхнем створе (AQsen)

Изменение расхода руслового регулирования (AQP. Р)

мЗ/с

°/о

мЗ /с

' °/о

м З / с .

°/о

- 4 1 0 8,6

- 3 0 0 7 ,5

112 14,8

-290' 7 .2

- 1 1 0 3,1

180 53,6

- 1 0 0 2,9

- 1 0 0 3,1

0 0

Изменение баланса при переброске 60 км3 воды в год

Изменение стока i в нижнем створе (AQcan — ДСБел — — A Q P . P )

Изменение стока в верхнем створе (Дфвел)

Изменение расхода руслового регулирования (AQP. р)

50

мЗ/с

мЗ/с

°/о

мЗ /с

°/о

-1110 23,2

- 1 1 4 0 28,4

- 3 0 4,0

- 1 0 9 0 27,2

- 9 5 1 26,9

140 41,6

- 9 0 0 25,8

- 9 4 0 29,0

- 4 0 22,8

Элемент баланса VI

Современный водный баланс (1961—1975 гг.)

Сток в'нижнем створе, у г. Са-лехарда (Qcan)

мЗ/с 3710 • 14 500 33 300

Сток в верхнем ствОре, у с. Бе-логорья (<ЭБел)

мз/с 4070 1 18 000 26 400

Приращение, стока на участке ( < 2 с а л — С в е л )

мЗ/с - 3 6 0 - 3 5 0 0 6 900

Боковая приточность (Qnp) мЗ/с 627 5 010 9 640 Расход руслового регулирова-

ния (Qp. ji) мЗ/с 1620 9 900 1,300

Расход вод$ на льдообразова-ние или таяние льда (Qn)

мЗ/с - 2 0 ( - 1 040) 0

Осадки на : поверхность: реки ( Q o c )

мЗ/с ; 0 343* •249

Испарение с водной поверхно- ' СТИ (Qh. В).

мЗ/с 0 68 278

Невязка баланса (Q0) мз/с 613 75 -1 .410

Изменение баланса при переброске 25 км3 воды в год

Изменение : стока в нижнем мЗ/с - 1 6 0 - 7 0 0 - 3 4 0 0 -створе (ДССал=Д<2Бел — — AQp.p);

°/о 4,3 . 4 .8 10,2

Изменение стока в верхнем мЗ/с - 1 1 0 —2450 - 4 1 0 0 створе (AQ Бел) °/о 2,7 13,6 13,5

Изменение расхода руслового мз/с 50 - 1 7 5 0 - 6 6 0 регулирования (AQP. р) °/о 3,1 17,6 5,1

Изменение баланса при переброске 60 км3 воды в год

Изменение стока в нижнем мЗ/с - 1 2 9 0 - 1 9 0 0 - 5 0 0 0 ствОре (ДСсал=АСБел — - A Q p . p ) :

°/о 34,8 13,1 15,0

Изменение 'стока в верхнем мЗ/с - 9 5 3 - 3 8 0 0 - 5 4 0 0 створе (ДОвел) °/о 23,4 21,0 20,4

Изменение !расхода руслового мЗ/с 340 - 1 9 0 0 400 регулирования (AQP. р); °/о 2;1,0 19,2 30,8

* Включая зимние осадки.

4*

Элемент баланса Единица

измерения VII V I I I IX

Современный водный баланс (1961—1975 гг.)

Сток в нижнем створе, у г. Са-лехарда (<2сал)

мЗ/С 31 ООО 23400 14 300

Сток в верхнем створе, у с. Бе-логорья (<ЗБел)

мз/с 23 500 14 300 8 870

Приращение стока на участке ( < 2 с а л — < З Б е л )

мЗ/с 7 500 9100 5430

Боковая приточность (Qnp) мЗ/с 4 280 2 520 2740 Расход руслового регулирова-

ния (Qp. р) мз/с - 2 470 - 5 6 7 0 - 2 7 9 0

Расход воды на льдообразова-ние или таяние льда (Ол)

мЗ/с 0 0 0

Осадки на поверхность реки (Qoc)

мз/с 246 156 86

Испарение с водной поверхно-сти ( Q h . в ) -

мз/с 422 207 87

Невязка баланса (Q0) мз/с 926 961 - 9 9

Изменение баланса при переброске 25 км3 воды в год

Изменение стока в нижнем створе (ДQcaл=ДQБeл — ~ A Q p . р )

мз/с - 4 2 0 0 - 3 2 0 0 - 2 2 0 0 Изменение стока в нижнем створе (ДQcaл=ДQБeл — ~ A Q p . р ) °/о 13,5 13,6 15,4

Изменение стока в верхнем створе (AQsen)

мЗ/с - 4 1 2 0 - 2 1 3 0 - 1 8 1 0 Изменение стока в верхнем створе (AQsen) °/о 17,5 14,9 20,4

Изменение расхода руслового регулирования (AQP. р)

мЗ/с 110 1070 380 Изменение расхода руслового регулирования (AQP. р)

°/о 4,5 18,9 13,6

Изменение баланса при переброске 60 кма воды в год

Изменение стока в нижнем СТВОре ( Д С с а л = Д С Б е л — — A Q P . р )

мЗ/с - 5 5 0 0 - 4 6 0 0 —3600 Изменение стока в нижнем СТВОре ( Д С с а л = Д С Б е л — — A Q P . р )

°/о 17,7 19,7 25,1

Изменение стока в верхнем створе (ДОвел)

мЗ/с - 5 5 0 0 - 3 5 0 0 - 3 2 0 0 Изменение стока в верхнем створе (ДОвел)

°/о 23,4 24,4 36,1

Изменение расхода руслового регулирования (AQP. р)

мЗ/с 0 1100 400 Изменение расхода руслового регулирования (AQP. р)

°/О 0 19,4 14,3

52

Элемент баланса Единица

измерения X XI XII Год

Современный водный баланс (1961—1975 гг.)

Сток в нижнем створе, у г. Са-лехарда (Осал)

мЗ/с 9 680 5730 5 580

Сток в верхнем створе, у с. Бе-логорья (Свел)

мЗ/с 7 810 5350 4 800

Приращение стока на участке ( ф с а л — С в е л )

мЗ/с 1 870 380 780

Боковая приточность (Qnp) мЗ/с 1830 996 617 Расход руслового регулирова-

ния ( Q p . р ) мЗ/с, - 4 0 4 - 4 8 - 3 1 1

Расход воды на льдообразова-ние или таяние льда (Qfl)

мЗ/с 115 422 225

Осадки на поверхность реки ( Q o c )

мЗ/с 66 0 0

Испарение с водной поверхно-сти (Qh . в)

мЗ/с 44 0 0

Невязка баланса (Q0) мЗ/с —271 - 2 4 2 57

12 800

10 300

2 500

2 450 12

0

93

94

- 4

Изменение баланса при переброске 25 км3 воды в год

Изменение стока в нижнем с т в о р е (А (2сал = A Q Б е л — — A Q p . р )

Изменение стока в верхнем створе (ДОвел)

Изменение расхода руслового регулирования (AQP. Р)

Изменение стока в нижнем СТВОре ( Д < 2 с а л = А ( ? Б е л —

- A Q P . Р )

Изменение стока в верхнем створе (ДОвел)

Изменение расхода руслового регулирования (AQP. р)

мЗ/с - 1 6 7 0 - 1 3 4 0 —420 - 1 5 0 0 °/о 17,2 23,4 7,5 11,7

мЗ/с —1950 - 4 9 0 - 4 9 0 - 1 5 0 0 °/о 25,0 9,2 10,2 14,5

мЗ/с - 2 8 0 850 - 7 0 0 °/о 70 100 22,8 0

1 при переброске 60 км3 воды в год

мЗ/с - 2 9 0 0 - 2 3 0 0 - 1 0 5 0 - 2 6 0 0 % 30,0 40,0 18,8 20,3

мЗ/с - 3 3 5 0 - 1 3 0 0 - 1 3 3 0 - 2 6 0 0 о/о 42,8 24,3 27,7 25,3

мЗ/с —450 1000 - 2 8 0 0 °/о > 100 > 100 90 0

53

реки (Q„C), частично компенсируются потерями воды на испаре-ние (Q„. в ) . Наиболее заметно; влияние этих элементов баланса проявляется в мае. В этом-месяце происходит1 поступление воды от таяния ледяного покрова и лежащего на нем снега, накоплен-lioro в течение зимних месяцев (Qa + Qoc— Qn. и в среднем состав-ляет в мае около 1300 м3/с). Как. видно из данных таблицы, умень-шение стока на участке от с. Белогорья до г. Салехарда (3500 м3/с) могло бы достичь почти 5000 м3/с в отсутствие влия-ния этих факторов. '"

Возможное изменение руслового водного баланса в результате частичной переброски стока и развития хозяйственной

деятельности в бассейне

Изменение руслового водного баланса Нижней Оби явится следствием изъятия воды в створе Белогорье для переброски в южные районы и использования стока на хозяйственные нужды в средней и верхней части бассейна (выше с. Белогорья), вклю-чая регулирование стока вновь создаваемыми здесь водохранили-щами. Влияние! обоих факторов скажется прежде всего на объ-емах поступления воды|к верхней границе рассматриваемого уча-стка (С^вел)- Соответственно несколько изменится интенсивность руслового регулирования стока; (Qp. р ) . В конечном итоге это при-ведет к тому, : что изменение расходов воды в нижнем створе, у г. Салехарда (Qcan), будет неэквивалентно изменению стока у с. Белогорья (QBeJ1). Боковая приточность (Qnp) останется не-и з м е н н о й М о ж н о также полагать, что изменение остальных ^элементов баланса (<3л, Qoo. Qn. в) будет крайне незначительным. Не останавливаясь подробно на методике расчета измененных значений Q];tVi, Qca.i и Qp.p. отметим следующее.

-.• При оценке Для новых проектных условий расходов воды в створе Белогорье учитывалось, что 60 % стока, изымаемого на переброску, приходится на теплый период и 40 % — на холодный при равномерном режиме изъятия ; внутри периодов. На теплый сезон отнесено 90 % безвозвратного водопотребления на хозяй-ственные нужды внутри бассейна. Режим регулирования стока Шульбинским и Крапивинским водохранилищами принят по про-ектным данным. Расчет измененных расходов руслового регули-рования стока производился с помощью зависимостей площади

-водного зеркала и изменения Уровня воды на участке от уровня р. Оби в створе Белогорье, ориентируясь на его значения, в новых условиях. Аналогичный способ, примененный для р. Печоры, под-робно описан в статье И. Б. Вольфцуна (см. наст, сб).

При; оценке; измененных расходов : воды на нижней границе участка! (г. Салехард) : учитывались изменения стока в верхнем

1 Возможные изменения климатических условий в Период осуществления переброски стока (Примерно 12000 г.) не учитывались.

.54

створе и расходов руслового регулирования стока на участке. Изменения элементов руслового водного баланса Нижней Оби на перспективу по сравнению с современными условиями при раз-ных проектируемых объемах переброски стока 1 (25 и 60 км3/год) приведены в таблице.

При изъятии стока на переброску в объеме 25 км3/год рас-ходы в створе Белогорье и соответственно суммарное поступле-ние воды на рассматриваемый участок уменьшатся в среднем за год на 1500 м3/с (с учетом безвозвратного водопотребления на хозяйственные нужды на уровень 2000 г.). Внутри года уменьше-ние суммарного притока будет колебаться от 4100 м3/с в июне—• июле до 100 м3/с в феврале—апреле. Незначительное уменьшение стока Нижней Оби в зимние месяцы явится результатом регу-лирующего влияния водохранилищ.

При переброске 60 км3/год приток воды к верхней границе участка уменьшится в среднем за год на 2600 м3/с, т. е. на коли-чество, равное боковой приточности на участке от с. Белогорья до г. Салехарда. В летние месяцы поступление воды уменьшится на 4000-5-500 м3/с, а зимой —на 900—1100 м3/с.

Процесс руслового регулирования стока в новых , условиях бу-дет несколько менее интенсивным. Примерно на 20 % сократится объем русловой и пойменной аккумуляции воды в мае (AQP. р = = 1700-^-1900 м3/с), и как следствие в последующие месяцы уменьшится сработка русловых запасов (в августе- в среднем на 1000—1100 м3/с, или почти на 20 % расхода руслового регулиро-вания в современных условиях).

В результате менее интенсивного процесса руслового регули-рования стока изменится соотношение расходов воды на грани-цах рассматриваемого участка (при неизменной боковой приточ-ности). Особенно это будет заметно в мае и августе. Если в сов-ременных условиях из-за аккумуляции воды в русле сток в створе Салехард в мае меньше, чем в верхнем створе, в среднем на 3500 м3/с, то в новых условиях эта разница составит 1600— 1800 м3/с. В августе вследствие уменьшения сработки русловых запасов воды примерно на 1000 м3/с среднее приращение стока на участке с. Белогорье — г. Салехард изменится с 9100 м3/с (сов-ременные условия) примерно до 8000 м3/с, что еще более усугу-бит уменьшение стока у г. Салехарда, связанное с отъемами воды на переброску в верхнем створе.

Как видно из данных таблицы, относительное уменьшение стока Нижней Оби в результате осуществления частичной пере-броски воды и других водохозяйственных мероприятий может быть значительным. При объеме изъятия' стока 25 км3/год средний годовой расход воды у с. Белогорья уменьшится на 14%, у г. Са-лехарда— на 12%, при изъятии 60 км3/год — соответственно на 25 и 20 %. Средние месячные расходы при этом уменьшатся на 15—40%. Особенно неблагоприятные последствия переброски стока могут иметь место в маловодные годы, поскольку в отдель-ные месяцы таких лет расходы будут уменьшаться до многолетних

55

минимумов и ниже. Повторяемость этого явления больше у верхней границы рассматриваемого участка. Как показали рас-четы, осенний сток в створе Белогорье примерно в 40—45 % слу-чаев окажется меньше критических многолетних минимумов.

Вопрос о допустимых объемах изъятия воды из бассейна р. Оби в настоящее время еще не является решенным в основном из-за отсутствия критериев, в достаточной мере отвечающих тре-бованиям экологии и водохозяйственной деятельности. Можно по-лагать, что минимальный ущерб для природы и хозяйственной жизни бассейна р. Оби будет иметь место при изъятии объемов (излишков) воды сверх среднего многолетнего стока реки.

Расчеты, выполненные исходя из принятой в качестве опти-мальной модели гидрографа среднего многолетнего стока, пока-зали, что с учетом перспектив водопотребления внутри бассейна может быть использовано на переброску в южные районы в сред-нем не более 20—30 км3 воды в год, причем в основном за счет стока многоводных лет. В маловодные годы объем изъятия воды из бассейна р. Оби должен быть сильно уменьшен.

Возможно, при решении вопроса о допустимых отъемах воды нужно ориентироваться: на нижний предел оптимального режима р. Оби, т, е. на расходы, несколько меньшие средних многолетних.

Для уточнения приведенного выше предельно допустимого отъема стока (20—30 км3/год) необходимы исследования нижнего предела оптимального режима р. Оби на рассматриваемом уча-стке по данным о критических уровнях и расходах воды, лими-тирующих хозяйственное использование реки (рыбоводство, судо-ходство, сельскохозяйственное освоение пойменных лугов, эксплу-атация месторождений и пр.). Немаловажное значение при этом будет иметь учет . возможного изменения гидрологического ре-жима прибрежных районов Карского моря в зависимости от вод-ности р. Оби в новых условиях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. М е ж з о н а л ь н о е п е р е р а с п р е д е л е н и е водных ресурсов/Под ред. А. А. Соколова, И. А. Шикломанова.— Л.: Гидрометеоиздат, 1980.—375 с.

2. М е т о д и ч е с к и е у к а з а н и я управлениям Гидрометслужбы №90: Составление русловых водных балансов.—Л.: Гидрометеоиздат, 1977.— 102 с.

Н. М. Алюшинская, Л. И. Абрамова

ПОДПОРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ НА РЕКАХ БАССЕЙНА ПЕЧОРЫ

Подпоры уровней воды в приустьевых зонах рек — широко рас-пространенное явление. Начатые в последние годы исследования этого явления касаются в основном бассейна р. Оби [1, 2]. В бас-сейне р. Печоры подпоры на реках практически совсем не изу-чены. Основная причина заключается в отсутствии гидрометриче-ских .постов на притоках в приустьевых зонах развития подпорных явлений. Посты, особенно расходные, вынесены за пределы рас-пространения подпоров от главной реки.

Вопросы исследования подпоров на реках бассейна Печоры приобретают особое значение в связи с проектами частичной пере-броски ее стока: в бассейн р. Волги. Изменение уровней воды р. Печоры в условиях' переброски стока повлечет за собой изме-нение интенсивности развития подпоров на притоках, что отра-зится на их уровенном режиме. Последнее может в конечном счете сказаться на условиях дренирования приречных территорий в бассейне.

При исследовании подпорных явлений на реках бассейна Пе-чоры использована методика расчета высоты подпорных подъемов уровня воды и длин подпорных участков, примененная при оценке характеристик подпоров в бассейне р. Оби [1]. Подпор уровня воды в устье притока определялся по разности отметки уровня главной реки и бесподпорного значения уровня притока, перено-симого (с учетом уклона) в его устье от ближайшего пункта наб-людений. Длина подпорного участка (AL км) рассчитывалась как

AZ. = 1,5 Ш р п , (1)

где АЯдодп — подпорный подъем уровня в устье, м; / — уклон нижней части реки, % [2, 3].

Произведена оценка подпорных подъемов уровня воды и длин подпорных участков для 11 притоков Печоры в естественных условиях и при переброске воды в объеме 13 км3/год.

57

Протяженность подпорных участков и подпорные подъемы (средние месяч

Река Д

лина

рек

и,

км

Средний уклон

нижнего участка реки,

% .

Период, годы (количество лет)

Характерис-тика

Протяженность под

Река Д

лина

рек

и,

км

Средний уклон

нижнего участка реки,

% .

Период, годы (количество лет)

Характерис-тика

IV V VI

Илыч 411 0,17 1949-1968 (20) Средн. 0 8 3 Наиб. 5 13 7 Наим. 0 5 0

Велью 173 0,31 1960-1975 (16) Средн. 0 9 8 1960-1975 (16) Наиб. 3 13 13 Наим. 0 5 4

Щугор 300 0,55 1956-1975(20) Средн. 1 8 5 Щугор -

1956-1975(20) Наиб. 5 13 8 Наим. 0 4 2

Кожва 194 0,15 1966-1975(10) Средн. 0 15 18 1966-1975(10) Наиб. 4 26 26 Наим. 0 7 5

Уса 565 0,06 1950-1970 (21) Средн. 0 38 20 1950-1970 (21) Наиб. 24 56 42 Наим. 0 15 0

Лая ' 332 0,18 1960-1975(16) Средн. 2 19 33 1960-1975(16) Наиб. 8 36 40 Наим. 0 6 21

Ижма 531 0,16 1960-1975(16) Средн. 0 18 52 1960-1975(16) Наиб. 0 53 68 Наим. 0 0 37

Пижма 283 0,22 1961-1975(15) Средн. 0 21 40 1961-1975(15) Наиб. 10 48 53 Наим. 0 5 27

Цильма 374 0,13 1960-1975(16) Средн. 4 26 54 1960-1975(16) Наиб. 20 70 69 Наим. 0 4 7

Шапкина 499 0,10 1966-1975 (10) Средн. 0 34 55 1966-1975 (10) Наиб. 12 58 69 Наим. 0 § 36

Сула 353 0,076 1956-1975(20) Средн. 0 45 - 93 Сула 1956-1975(20) Наиб. 17 106 122 Наим. 0 7 72-.

58

Таблица 1

уровня воды в устьях притоков р. Печоры ные данные)

торного участка, км Подпор в устье, м

VII VIII IX IV V VI VII VIII , IX

2 1 2 - 0 0 ,9 0 ,4 0 ,2 0,1 0 ,2 .. 7 6 8 0,6 1,4 0 ,8 0,8 0,7 0 ,9

о 0 0 0 0 ,5 0 0 0 0

1 0 1 0 1,8 1,6 0 ,3 0 ,2 0 ,3 4 ... 5 5 0,6 2 ,5 2 ,6 0,8 1,0 0,9 0 0 0 0 1 ' 1 0,7 0 0 . о ; .

1 0 2 0,6 2 ,9 1,7 0 ,4 0 ,3 0 ,5 4 4 3 1,9 5 ,0 3 ,0 1,4 1,4 1,2 0 0 0 0 1,7 . 0,8 0 0 0

5 0 2 0 1,5 1,8 0 ,5 0 0 ,2 11 5 10 0 ,4 2 ,6 2 ,6 1,1 0 ,5 1 ,0 0 0 0 0 0,7 0 ,5 0 0 0

11 9 12 0 1,6 0,8 0,4 0 ,3 0 ,4 26 25 30 0 ,9 2 ,2 1,7 1,0 1,0 1,2

0 0 0 0 0 ,6 0 0 0 0

16 7 7 0 ,2 2 ,3 3 ,9 Г, 9 0 ,8 0 ,9 . 31 15 17 1,0 4,3- 4,8 3,7 - 1,8 - 2 , 0

9 1 0 0 0 ,8 2 ,5 1,1 0,1 0

21 6 11 0 1,8 5 ,6 2 ,3 0 ,8 1,2. 46 16 25 0 5,7 7 ,2 4 ,9 1,7 2 ,7 10 0 0 0 0 4 ,0 1,1 0 0

20 7 10 0 2,9 5 ,8 2,7 1,0 1,5. 36 17 20 1,4 6,8 7 ,6 5,1 2 ,5 2 ,9 7 0 0 0 0 ,5 3 ,8 1,1 0 0

28 13 15 0 ,2 • 2 , 3 4 ,7 2 ,5 1,2 1,3. 48 27 26 1,7 6 ,0 6 ,0 4 , 2 2 ,3 2 , 2

7 3 3 0 0 ,4 0 ,6 0,6 0,2 0 ,2

42 14 16 0 2 ,2 3 ,6 2 ,8 0 ,9 1,1 74 24 34 0 ,8 3 ,9 4 ,6 4 ,9 1,6 2 , 3 17 5 3 0 0 ,5 2 ,4 1,1 0,4 0 ,2

54 22 26 0 2 ,3 4 ,8 2 ,8 1,1 1,3 103 51 56 0 ,9 5 ,4 : 6 ,2 5 ,2 2,6 2,9 30 5 3 0 0 ,4 3,7 1,5 0 ,3 0 ,2

59

Распространение подпорных явлений в бассейне. Под-порные явления в разной степени развиты на всех при-токах р. Печоры в пределах равнинной части бассейна (табл. 1). Наиболее распространены подпоры в низовьях р. Пе-чоры (ниже впадения р. Усы), где имеются благоприятные усло-вия для их развития: относительно малые уклоны притоков (на лриустьевых участках менее 0,10—0,15%), большое несоответст-вие между водностью главной реки и впадающих рек, несовпаде-ние фаз их режима.

Наибольшей протяженностью подпорных участков отличается р. Сула (до 90 км, в отдельные годы до 120 км), а также реки Цильма, Ижма, Шапкина. На этих реках в месяц наибольшего развития подпоров длины подпорных участков могут достигать 50—70 км. В верховьях бассейна (реки Илыч, Щугор и др.) под-порные участки не превышают 10—30 км.

В низовьях бассейна общая площадь приречной территории, в пределах которой на реках наблюдаются подпорные явления, составляет около 26 тыс. км2, или примерно 40 % площади бас-сейна ниже с. Усть-Цильма (табл. 2). Суммарная протяженность подпорных участков здесь около 1800 км. При ее расчете учиты-вались притоки первого и второго порядка; Длина которых 15 км и более. Суммарная протяженность подпорных участков в преде-лах всего бассейна р. Печоры составляет около 3000 км, а густота речной сети, находящейся в подпоре, 0,055 км/км2, или 5,5 км на 100 км2 площади.

Таблица 2

Площадь зоны развития подпорных явлений и суммарная протяженность подпорных участков рек в бассейне р. Печоры (в месяц наиболее

интенсивного развития подпорных явлений)

Участок р. Печоры

Прираще-ние пло-

щади бас-сейна,

тыс. км !

Площадь зоны развития подпорных

явлений на притоках

тыс. км2

Суммарная протяжен-

ность подпорных участков рек, км

д. • Якща — с. Усть-Кожва с. Усть-Кожва — с. Усть-

Цильма с. Усть-Цильма — устье

Всего

65

173 64

302

П,2

20,8 26,4 58,4

17

12 41 23

490

1080 1790 2960

Подпорные подъемы уровня воды. Подпоры уровня наблю-даются в период с мая по октябрь, но наибольшей высоты они достигают в мае—июне. Высокие подпорные подъемы уровня характерны для рек Ижмы, Пижмы, Цильмы, Сулы (в среднем 4—6 м, в отдельные годы до 7—8 м в месяц интенсивного развития подпоров). На притоках в верхней части бассейна Печоры под-

60

поры уровней значительно меньше (1—3 м). Это объясняется не-одинаковым в разных частях бассейна соотношением амплитуд колебаний уровня воды притоков и главной реки. Высокие под-порные подъемы наблюдаются при большой разнице амплитуд уровней. Так, например, для р. Пижмы, отличающейся самыми большими подпорными подъемами, эта разница достигает 5,1 м (амплитуда колебаний уровня рек Печоры и Пижмы равна соот-ветственно 9,4 и 4,3 м). Наоборот, для р. Илыч, характеризую-щейся наименее значительными подпорными подъемами уровня, разница амплитуд составляет всего лишь 1,4 м.

д Нем

Рис. 1. Подпорные подъемы уровня воды в 1965 г. в устьях • рек Ижмы (а) и Суды (б).

1 — бесподпорный уровень н а д меженным (по данным наблюдений на р. Печоре, перенесенным к устью притока) ; 2 — рассчитанный подпор-

ный подъем; 3 — подпорный уровень.

Подпорные явления в свою очередь оказывают влияние на амплитуду колебаний уровня на приустьевых участках рек. Под-порные подъемы на реках Ижме и Пижме превышают амплитуду колебаний уровня выше границы распространения подпоров более чем в два раза, т. е. в устьях этих рек подпорные явления приво-дят к резкому увеличению диапазона колебаний уровня (в срав-нении с колебаниями уровня, обусловленными изменением водно-сти рек).

Режим подпорных явлений. Как указывалось, подпор-ные явления наблюдаются в течение всего теплого периода года. Наибольшего развития они достигают в мае—июне, при мак-симуме подпорных подъемов в верхней части бассейна в мае и в нижней — в июне. Формированию высоких подпорных подъемов в это время благоприятствует несовпадение сроков прохождения половодья на главной реке и на притоках. На рис. 1 в качестве иллюстрации режима подпорных явлений показано изменение

61

высоты подпорных подъемов уровня в течение теплого периода для рек Ижмы и Сулы.

Зависимость режима подпоров от сочетания водности реки-во-доприемника и притока достаточно четко выявляется для всех изучавшихся притоков р. Печоры. На рис. 2 приведены примеры зависимостей подпорных подъемов от уровня р. Печоры и водно-

Рис. 2. Зависимости подпорного подъема уровня воды в устье притока (АН) от уровня воды р. Печоры (Н) у с. Усть-Цильма при разных расходах воды (Q)

.в ближайшем к устью пункте наблюдений. а — р. Цильма — устье,. б —• р. Пижма — устье. * _

сти притока (расхода воды в ближайшем пункте наблюдений) для рек Цильмы, Сулы и Пижмы. Эти графики показывают, что при одном и том же уровне воды р. Печоры подпор будет больше при низкой водности притока, и наоборот. Очевидно также, что снижение уровня р. Печоры при прочих равных условиях должно привести к уменьшению подпоров на притоках.

Подпорные явления в бассейне р. Печоры при пере-броске части стока. Под влиянием мероприятий по пере-62

в s-а <о <3 ь*

Я о. о

g о S

S м О о а. <о о а. <и в

о е£ в! в S а •я о. X S

о Я

<и ч о чо ' S л Я 3 О!

»я S S

Я о. о с е=с о

S о. й> S-rt о. я X

.« в S

S а о ? К „ Н t л ЧКдЯИ а» н н ^

о К а. о Sa О SS С „ g i II * ts н о а. с

ч о хо

О.

Я" с; и а> s

s з а-о

« К S ; S = й2^ х а- « = а- . и к G.O л X МЧО«1 и Si

00 о"

г» о"

t-со"

(N' ю" ю

о ю"

оз (м"

со (N IN

00 п<"

со оз —~ го"

<м

со 1С

со

00 ю

со"

оз

о со"

со

о

ОЗ

со со

(М со"

00

со ю о со ю ОЗ со оз СО

со со .04 ю о

> > > :г :г > > •w •w

> > > >

-197

5

-197

5

-197

0

-197

5

-197

5

-197

5

-197

5

-197

5

-197

5

1956

-

1966

-

1950

-

1960

-

1960

-

1961

-

1960

-

1966

-

1956

-

ю ю ю о"

СО

о" (N СЧ СО

о" о о"

со о

о. со 1 03 о а га S и. s»> £ я К . S X 3 о CJ

>5 га S

S JS С

ч Я

ГГ

S S а к ч >>

О

броске стока в объеме 13 км3/год уровень воды р. Печоры понизится в среднем за теплый период на величину от 1,5 м в нижнем бьефе Митрофановского водохранилища до 0,3 м в ни-зовьях реки. Это повлечет за собой уменьшение интенсивности подпорных явлений на притоках, особенно заметное на участке непосредственно ниже водохранилища. Здесь подпоры в месяцы наиболее интенсивного их развития снизятся в среднем на 1,0— 2,5 м (реки Щугор, Кожва) (табл. 3). В нижней части бассейна подпоры уменьшатся мало (менее чем на 0,5 м) в связи с незна-чительным понижением уровня р. Печоры.

Резко изменится уровенный режим притоков, которые ока-жутся непосредственно в зоне влияния Митрофановского водохра-нилища. В частности, это касается рек Илыча и Велью. На р. Илыче произойдет сильное увеличение подпорных подъемов в течение всего теплого периода (на 13—23 м в зависимости от наполнения и сработки водохранилища). При этом длина подпор-ного участка возрастет с 5 до 80 км. Река Велью в нижнем тече-нии практически окажется полностью затопленной. В устье уро-вень реки поднимется на 20—30 м, при этом длина участка рас-пространения подпора от водохранилища составит в разные месяцы 100—150 км, т. е. около 60—80 % длины всей реки.

Приведенные данные показывают, что вследствие переброски стока р. Печоры в объеме 13 км3/год будет происходить в боль-шинстве случаев незначительное снижение подпорных уровней на притоках, которое практически не отразится на условиях дрени-рования приречных территорий. Поэтому водный режим и водный баланс бассейна р. Печоры ниже места водозабора по существу останется неизменным. Значительных изменений водного режима территории можно ожидать лишь в районе, примыкающем к про-ектируемому Митрофановскому водохранилищу, где большие пло-щади окажутся в зоне затоплений и подтоплений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А л ю ш и н с к а я Н. М., В о л ь ф цу н И. Б., М а р к о в а О. Л. .и др. Изменение водного режима северных рек СССР при изъятии стока/Н. М. Алю-шинская, И. Б. Вольфцун, О. Л. Маркова, Р. А. Нежиховский, И. А. Шиклома-нов — В кн.: Проблемы современной гидрологии. Л., 1979, с. 106—128.

2. М а л и к Л. К- Методы прогноза подпоров на реках Западно-Сибирской равнины,—Известия АН СССР. Сер. геогр., 1973, № 5, с. 38—44.

3. Н е ж и х о в с к и й Р. А. Русловая сеть бассейна и процесс формиро-вания стока.— Л.: Гидрометеоиздат, 1971.— 476 с.

П. А. Игнатьев

ОЦЕНКА ПЛОЩАДЕЙ РАЗЛИВОВ РЕК ОБИ, ИРТЫША И ПЕЧОРЫ В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

И ПРИ ПЕРЕБРОСКЕ ЧАСТИ СТОКА

Методика исследования

При изучении возможных последствий переброски стока пер-востепенный интерес представляет решение вопроса о судьбе обширных, иногда уникальных пойменных массивов северных и сибирских рек. Значительные объемы изъятия стока, главным об-разом в период весеннего половодья, а также создание в руслах рек различного рода подпорных сооружений, обеспечивающих во-дозабор и транспорт воды, существенным образом отразятся на уровенном режиме рек. Это приведет к изменению условий затоп-ления поймы и как следствие к нарушению процесса седимента-ции (отложение наилка), обусловливающего повышенную урожай-ность сельскохозяйственных угодий и продуктивность водоемов поймы.

В настоящее время имеется довольно значительное число пуб-ликаций, посвященных исследованиям режима затопления речных пойм, среди которых следует отметить работы К. Ю. Вакулина [1], А. А. Максимова <[5, 6], Л. К. Малик [7] и др. В большин-стве опубликованных материалов рассматриваются такие харак-теристики гидрологического режима поймы, как продолжитель-ность стояния различных по высоте уровней воды и общая про-должительность затопления, которые определялись в створах водомерных постов и распространялись иногда на значительные по протяженности участки реки, что приводило к заведомо неточной информации. Это можно объяснить расположением постов на не-репрезентативных в отношении поймы участках долины, чаще в ее сужениях, в наблюдающейся на многих реках мозаичности пой-менных массивов, а также в субъективности определения уровня,, при котором вода выходит на пойму.

Для изучения динамики затопления пойменных площадей обычно используются такие методы, как аэрофотосъемка [11],

2 Заказ № 454 65

гидрографические обследования с проведением нивелировочных работ [8], а в последнее время радиолокационная съемка [12]. Значительные работы по применению аэрофотосъемки для иссле-дования процессов затопления поймы проведены под руководст-вом И. В. Попова и В. Ф. Усачева [9].

Последовательная аэрофотосъемка, производимая при различ-ных уровнях воды и надлежащих приемах дешифрирования, по-зволяет наиболее точно оценить размеры затапливаемой террито-рии, однако она связана с огромными затратами времени и при-влечением большого количества технических средств.

Выполняемые Государственным гидрологическим институтом исследования влияния мероприятий по переброске стока на гидро-логический режим и русловой водный баланс рек обусловили не-обходимость оценки изменения площади весенних разливов на обширных участках Оби, Иртыша и Печоры общей суммарной протяженностью более 6000 км. Завершение этой работы в срав-нительно короткие сроки стало возможным лишь при использова-нии в расчетах такой интегральной и относительно легко опреде-ляемой характеристики разливов, как площадь зеркала водной по-верхности на участке реки (FB), отнесенная к среднему уровню или расходу воды на участке (# с р , Q0р). Конечной задачей при этом являлось получение зависимостей площади водной поверхно-сти на участке реки, ограниченном водомерными постами, от полу-суммы уровней воды на постах.

Зависимости площадей затопления, а также объемов и сред-них глубин воды на пойме от уровней речных вод определялись следующим образом. По картам крупного и среднего масштаба намечались участки речной долины с приблизительно одинако-выми морфометрическими характеристиками, основной из которых являлась ширина поймы и русла. В ограничивающих участок створах назначались поперечные профили с таким расчетом, чтобы по возможности расстояние между ними не превышало средней ширины долины на расчетном участке. Далее по высот-ным отметкам, снятым с карт, для намеченных створов строились поперечные профили до горизонта воды, несколько превышающего НУВВ.

Перенос уровней высоких вод от водомерных постов к расчет-ным поперечным профилям осуществлялся следующим способом.

Для изучаемой части реки строился продольный профиль вод-ной поверхности, на который наносились средний уровень летне-осенней межени (по ординару, снятому с карты), и высокие уровни воды 95, 75, 50, 25, 10, 1 %-ной обеспеченностей, рассчи-~ тайные по данным многолетних наблюдений на водомерных по-стах. На все промежуточные посты с короткими, рядами наблюде-ний уровни указанной обеспеченности переносились с помощью графиков/Связи соответственных уровней воды. При наличии до-статочно тесных связей уровней на смежных водомерных постах представлялось возможным не использовать расчетные, равнообес-печенные уровни воды, а определять через постоянный заданный 66

интервал (около 1 м) по уровням верхнего водомерного поста соответствующие им уровни на нижележащих постах.

На промежуточные между водомерными постами поперечные профили отметки соответственных уровней переносились по сред-нему уклону водной поверхности на участке реки.„Далее по всем расчетным профилям определялась ширина водной поверхности

' (Bi) при разных уровнях воды и строилась зависимость =f{Hi). В связи со сложным характером русла и поймы исследуе-мых рек для некоторых участков производилась дальнейшая де-тализация расчетов, т. е. определялись зависимости ширины вод-ной поверхности (bi) от уровня воды для русловой части, поймы правого и левого берега и островной поймы (bi = f ( H i ) ) . При этом возник вопрос о необходимости четкого разграничения на попе-речном профиле пойменных участков и русла. Были приняты сле-дующие границы: русла — между бровками прирусловых валов на правом и левом берегу; поймы —от бровки прируслового вала до отметки НУВВ на бортах долины; островной поймы — между бровками прирусловых валов, окаймляющих остров.

В зависимости от задач исследования ширина пересекаемых поперечником водных объектов поймы учитывалась или убываю-щим, или нарастающим итогом, что позволяло в первом случае получить суммарную ширину водной поверхности в пределах долины, а во втором — ширину разлива речных вод без учета ши-рины зеркал местных водных объектов. Так, например, для рас-четов испарения необходим учет всей водной поверхности незави-симо от высоты стояния уровня воды в русле, в то время как про-гностические оценки водного режима поймы требуют определения лишь площади пойменных земель, заливаемых водами половодья.

Частная площадь затопления (FS{, fSi) при заданных уровнях воды (HCVi) принималась равной произведению длины участка (/г) между поперечными профилями (по дну долины), на полу-сумму значений ширины водной поверхности, полученных по зави-симости Bi(bi) =f(HCVi) на этих же поперечниках:

^гверх (^zsepx) ^гнижн (^гнижн) Fsiifsd- h, (1)

где BiBevx, BiHишн, bi верх, нижн — ширина водной поверхности соот-ветственно на верхнем и нижнем поперечниках, ограничивающих частный участок.

• Зависимость площадей затопления от уровня воды для участ-ков между водомерными постами определялась путем суммирова-ния частных площадей затопления

^ ( t f c p O ^ / ^ C t f O , (2) где Ясрг-— полусумма соответственных уровней воды в замЫкак> щих створах исследуемого участка.

При наличии на топографических картах контуров разливов речных вод при высоких- уровнях 50 %-ной обеспеченности или наивысших уровнях высоких вод (НПУВ) определялись

2* 67

соответствующие им площади зеркала водной поверхности между намеченными створами, которые в дальнейшем, отнесенные соот-ветственно к высоким уровням 50 и 1 % -ной обеспеченности, ис-пользовались для проверки надежности зависимостей FB—f(Hcр), построенных по изложенной выше методике.

Зависимость FB=f(Hcp) может использоваться для определе-ния объемов воды (W) на участке реки при расчетах руслового регулирования [8]. Для построения кривой объемов W=f(Hcv) значения Wi интегрируются по глубине (уровню воды):

где Нсро — средняя отметка ординара (среднего меженного уровня воды) в замыкающих створах участка; FB(Hср)—зависимость площадей затопления на участке от среднего уровня воды.

Практически объемы воды определяются по графику зависимо-сти FB=f(HCI>) путем последовательного суммирования площадей, ограниченных кривой связи FB(HCV) и осью ординат Я с р , начиная от уровня #Сро, при котором F0 равняется площади водных объ-ектов на участке в межень, до заданного уровня Я с р .

Для определения средних глубин воды на пойме используется зависимость hcp—f(Hcv), при построении которой значения hcpi рассчитываются по формуле

где Wi и FBi — соответственно объемы и площади водного зеркала на участке, полученные по зависимостям этих характеристик от среднего уровня воды на участке.

Осредненные максимальные глубины можно получить как среднее из нескольких максимальных глубин, снятых с попереч-ных профилей в пределах изучаемого участка или путем исполь-зования рекомендованных И. И. Якуниным коэффициентов, пере-ходных от средних глубин к средним максимальным. Второй спо-соб в основном применим для малорасчлененных пойменных участков со значительными продольными уклонами.

При выполнении вышеуказанных расчетов ширин, площадей и глубин затопления был сделан ряд допущений:

1. Уровень воды на пойме условно принимался соответствую-щим среднему уровню в русле, хотя различие в горизонтах воды в русле и на пойме может достигать 0,5—2,5 м в зависимости от ширины и расчлененности пойменного массива. При этом попе-речный перекос водной поверхности на пойме может иметь разный знак и направление по отношению к поверхности воды в русле как в течение половодья, так и по длине изучаемого участка [3, 4]. Практически учесть денивеляцию водной поверхности при наличии разнообразных условий затопления поймы для больших

" c p j

S ^в(Яср)dH, (3)

h (4)

6 8

по протяженности расчетных участков не представлялось воз-можным.

2. Средняя ширина водной поверхности в пределах расчетного участка принималась равной полусумме ширин на граничных по-перечниках несмотря на значительную в некоторых случаях пест-роту изменения ширины пойменных массивов.

3. Уклон водной поверхности при высоких уровнях воды счи-тался постоянным в пределах всего участка между водомерными постами.

Упомянутые допущения вызваны отсутствием детальной инфор-мации об уровнях воды в русле и на пойме. Они обусловливают появление ошибок разного знака при определении частных пло-щадей затопления между соседними поперечными сечениями. При суммировании площадей затопления случайные ошибки алгебраи-чески складываются, в результате получаемая точность доста-точна для предварительных прогностических оценок изменения площадей затопления участка реки.

Исследования, выполненные на основании изложенных методи-ческих приемов, позволили оценить площади водной поверхности в долинах рек Оби, Иртыша, Печоры при осуществлении меро-приятий по переброске стока в сравнении с естественными усло-виями. Оценка была проведена на основании выполненных в ГГИ расчетов снижения уровней воды этих рек ниже мест предполага-емого отъема стока. Полученные зависимости FB=f(Hcp) исполь-зовались также для прогноза испарения с пойменных массивов и расчетов руслового регулирования в условиях измененного (проектного) водного режима [2]. Ниже приводится краткая ха-рактеристика морфометрических особенностей пойм исследуемых рек и основные результаты прогностических оценок.

Характеристика разливов рек Оби, Иртыша и Печоры

Река Обь (от г. Новосибирска до г. Салехарда). На протяже-нии всего рассматриваемого участка р. Обь имеет хорошо разви-тую пойму со своеобразным микрорельефом и гидрографической сетью. Выше впадения р. Томи пойма прерывистая, относительно высокая. Ниже по течению, при вступлении в пределы Западно-Сибирской низменности, пойма резко расширяется. В ее рельефе выделяются пониженные участки и отдельные возвышенности или останцы, представляющие собой размытые участки более древней поймы. Низинная часть поймы заболочена, имеет множество озер, изрезана протоками и старицами. Для нижнего течения р. Оби характерно исключительно большое развитие озер-«соров». Пло-щадь зеркала отдельных озер может достигать 150—250 км2.

Суммарная площадь постоянных водных объектов поймы и собственно русла ,р. Оби составляет в меженный период около 7,2 тыс. км2. В период весеннего половодья, при уровне воды, близком по обеспеченности к 1 %, суммарная площадь водной

69

поверхности (площадь затопления) увеличивается примерно в семь раз — до 50,7 тыс. км2, а при уровне 50 % -ной обеспеченности —• до 26,7 тыс. км2.

Средняя продолжительность затопления низкой поймы изме-няется от 20 до 150 сут, увеличиваясь вниз по течению реки, при максимальной продолжительности стояния воды на пойме до 4,5 месяца.

Река Иртыш (от г. Павлодара до устья). Река Иртыш проте-кает в широкой, большей частью пойменной, но неглубоко врезан-ной долине. Микрорельеф поймы на всем протяжении реки доста-точно сложный. Он. представлен множеством отдельных ложбин,: холмов, обсохших проток, стариц и озер.

В естественных условиях, до сооружения Усть-Каменогорской и Бухтарминской ГЭС, в пределах бесприточного участка от г. Павлодара до пгт Черлак пойма затапливалась в среднем два раза в 3 года и находилась под водой две-три недели. В период заполнения Бухтарминского водохранилища затопление этого участка практически прекратилось. Впоследствии были предусмот-рены специальные попуски из водохранилищ ГЭС для приближе- :

ния условий затопления к естественным. Ниже пгт Черлак пойменные площади сокращаются. Перио-

дичность их затопления в естественных условиях составляла; один раз в 3—6 лет. Далее, ниже г. Тобольска, пойма затапливается почти ежегодно. Средняя продолжительность стояния воды на этом участке 1,5—2,5 месяца, наибольшая — 3-—4,5 месяца.

. Площадь максимального затопления в период весеннего поло-водья при уровне воды 1 %-ной обеспеченности составляет 13,9 тыс. км2, что примерно в 10 раз больше площади водной по-верхности в межень, равной 1,3 тыс. км2. При высоких уровнях воды 50 %-ной обеспеченности отношение площади водной по-верхности р. Иртыша к меженной уменьшается до 2,5, что не-сколько меньше такого же отношения для р. Оби из-за более зна-чительной средней высоты иртышской поймы.

. Река Печора (от д. Митрофаново до с. Оксино). Почти на всем протяжении от д. Митрофаново до дельты (с. Оксино) р. Печора имеет хорошо выраженную пойму, причем низкая пойма харак-теризуется ограниченным распространением, хотя и прослежива-ется по всей длине реки. Поверхность высокой поймы изобилует гривами, буграми, ложбинами, старицами, западинами. Как пра-вило, большинство понижений заполнено водой и отделено от • основного русла валами. Низкая пойма чаще всего прослежива-ется на пониженных участках островов или протягивается узкой полосой вдоль пойменных озер и проток.

Пойменный аллювий: представлен в основном переслаивающи-мися, хорошо отсортированными, крупно- и среднезернистыми песками, супесями и:галечниками,- что обусловливает повышенную водопроницаемость прирусловых валов [10].

• Суммарная площадь водной поверхности р. Печоры (площадь поймы и русла) при: прохождении максимального расхода воды

7 0 :

обеспеченностью, близкой к 1 %, равна 6000 км2, причем на долю средней Печоры, водный режим которой будет испытывать наи-большее влияние отъема части стока, приходится 1500 км2, т. е. лишь 25% всей площади разливов; при этом значительную часть — около 600 км2 — занимает собственно русло реки. . „

Анализ многолетнего хода уровней воды на водомерных постах и зависимостей FB=f(Hcp) показывает, что вся пойма реки за последние 60 лет никогда не затапливалась. Наивысшие уровни наиболее значительных половодий 1928 и 1952 гг. были гораздо ниже уровня 1 % -ной обеспеченности. При средних по высоте по-ловодьях затапливается около половины площади пойменных массивов, а ежегодно оказывается под водой только низкая пойма, занимающая около 30 % всех пойменных земель.

Изменение площадей разливов рек Оби, Иртыша и Печоры под влиянием переброски части стока

Реки Обь и Иртыш. Ввиду многообразия вариантов переброски обско-иртышских вод на юг не представляется возможным в дан-ной статье рассмотреть каждый из них. Для более широкого по-каза влияния перераспределения стока на динамику площадей водной поверхности как в среднем, так и в нижнем течениях рек Оби и Иртыша при прогностической оценке была избрана схема водозабора 60 км3 воды из проектируемого Тобольского водохра-нилища с подпиткой р. Иртыша в районе г. Павлодара в размере 35 км3 из Новосибирского водохранилища. По характеру влияния на водный режим Нижней Оби этот вариант незначительно отли-чается от принятого в настоящее время в качестве основного варианта водозабора от с. Белогорья (на втором этапе при изъя-тии 60 км3/год).

В табл. 1 приведены результаты оценки площадей затопления по отдельным участкам рек Оби и Иртыша в естественных усло-виях и в результате осуществления проектируемых мероприятий по переброске. Расчеты показывают, что перераспределение вод-ных ресурсов между бассейном р. Оби и южными районами, ре-гулирование стока существующими и проектируемыми в бассейне р. Оби водохранилищами, а также безвозвратные потери на хо-зяйственную деятельность, оцениваемые в перспективе (2000 г.) в 25—30 км3, приведут к значительному уменьшению общей пло-щади максимальных весенних разливов на Оби и Нижнем Ир-тыше (рис. 1). Максимальные средние месячные площади водной поверхности в год средней водности уменьшатся на 37 % на Сред-ней Оби (при отъеме 35 км3 воды в год) и на 35 % на Нижней Оби (при отъеме воды 60 км3 в год). Кажущееся несоответствие между изменениями площадей затопления и отъемом воды на ука-занных участках р. Оби объясняется помимо разной водности преобладанием массивов высокой поймы в среднем течении и низ-кой поймы на участке с. Белогорье — г. Салехард (Нижняя Обь).

71

Таблица 1

Площади максимальных разливов рек Оби и Иртыша в естественных условиях и после переброски части стока

Участок реки

Площади разливов в год средней водности, км2

О) ы ч о и а о а. со

р. Обь

г. Новосибирск — с. Кругликово 145 940 190 180

с. Кругликово— г. Колпашево 345 4 900 2200 1 180

г. Колпашево — с. Прохоркино 228 5 800 4 800 2 350

с. Прохоркийо —г. Сургут 489 10150 4 600 3 520

г. Сургут — с. Сытомиио 108 3 780 2100 1460

с. Оытомино — с. Белогорье 152 3 980 1580 1 100

с. Белогорье — пгт Октябрьское 215 4 920 1 680 970

пгт Октябрьское — с. Кушеват 310 10 000 5 000 2 950

с.'Кушеват— г. Салехард 190 6 260 2 240 1900

В с е г о 2173 50700 24 400 15610

р. Иртыш

г. Павлодар — пгт Черлак 259 2 010 1460 1920

пгт Черлак — г. Омск 146 324 189 262

г. Омск — г. Тара 308 1 640 340 560

г. Тара — г. Тобольск 397 4 340 680 1250

г. Тобольск — с. Демьянское 207 3 160 640 290

с. Демьянское — г. Ханты-Мансийек 201 2 450 1350 68»

• В с е г о 1518 13900 4660 4970

72

В целом площадь затопления в долине р. Оби ниже г. Новоси-бирска сократится на 8780 км2. При этом большая часть высокой поймы до устья р. Иртыш будет затапливаться только в исклю-чительно многоводные годы, и то не повсеместно.

Переброска дополнительного стока в Средний Иртыш в раз-мере 35 км3/год приведет к значительному увеличению площадей ежегодно затапливаемой поймы (рис. 2) и продолжительности стояния воды. На участке до г. Тобольска площади затопления

Рис. 1. График нарастания площади максимальных разливов по длине р. Оби в естественных условиях (1) и после переброски части стока (2) и площади

осушаемых пойменных земель (3) в год средней водности.

увеличатся на 50% (1320 км2). Ниже по течению отъем стока приведет к уменьшению площади ежегодно затапливаемой поймы почти вдвое, резко сократится продолжительность стояния воды.

В сумме от г. Павлодара до устья произойдет незначительный (около 300 км2) прирост площади весенних разливов (табл. 1). В среднем течении реки большая часть наиболее освоенной высо-кой поймы будет заливаться ежегодно, а в нижнем течении ее за-топление полностью прекратится.

Река Печора (д. Митрофаново — с. Оксино). К наиболее пер-спективным вариантам первой очереди переброски части стока р. Печоры в бассейн р. Волги относится схема, которой преду-сматривается водозабор 13 км3 воды в год средней водности у д. Митрофаново и многолетнее регулирование стока Митрофа-новским и Комсомольским водохранилищами.

73

Отъем воды на переброску приведет к почти полному прекра-щению затопления поймы на 400-километровом участке ниже места водозабора. Ниже по течению, до устья р. Усы (с. Усть-Уса), затопление будет наблюдаться в значительно меньших масштабах по сравнению с естественными. Площадь разливов уменьшится приблизительно на 4 0 % . Ниже устья р. Усы измене-

Рис. 2. График нарастания площади максимальных разливов по длине р. Иртыша в естественных условиях (1) и после пере-

броски части стока (2). а — Средний Иртыш, увеличение площади разливов (3); б — Нижний

Иртыш, уменьшение площади разливов (4).

ние уровней воды в половодье будет менее значительным, в связи с чем площадь разливов должна сократиться здесь всего на 10 % (табл. 2).

На средней Печоре, где влияние отъема стока на переброску предполагается наибольшим, проведено детальное исследование пойм с целью получения более подробных характеристик их за-топления. Для этого были определены зависимости / в = / ( # с р ) для русла, лево- и правобережной и островной пойм. Построенные

74

Таблица 6

Площади максимальных весенних разливов р. Печоры в естественных условиях и после переброски части стока

Участок реки

ш о ш 5

* s g

Площадь разливов , в год средней вод-

ности, км2

Пло

щад

ь ра

з пр

и Н

УВ

В, к

Пло

щад

ь во

д по

верх

ност

и ср

едне

м ме

ж

уров

не,

км2

есте

стве

нны

е ус

лови

я

посл

е пе

ре-

брос

ки

77,0 42,0 56,5 40,5

289 72,0

300 719 723

75,0 38,0

131 ' 160 270

194 47,0

209 564 465

97,0 42,0

170 415 435

680 205 427 405

206 1580 1410

98 390 325

151 1170 1330

145 1070 1280

6050 1730 4610 4090

д. Митрофаново—д. Савино-бор

д. Савинобор—д. Подчерье д. Подчерье — с. Усть-Щугор с. Усть-Щугор — с. Усть-Кожва с. Усть-Кожва — с. Усть-Уса с. Усть-Уса —д. Мутный Мате-

рик д. Мутный Материк —

пгт Щельяюр пгт Щельяюр — с. Усть-Цильма с. Усть-Цильма — с. Ермицы с. Ермицы — с. Оксино

В с е г о

87

92 62

156 108 129

122

55 185 78

1074

П р и м е ч а н и е . В качестве модели года средней водности принят 1959 г.

далее по описанному выше способу зависимости W = f ( H c p ) и ftop = f(#cp) позволили проследить изменения объемов и средних глубин воды на пойме, а также выявить тенденцию и динамику затопления различных участков ложа долины.

Анализ результатов расчета, приведенных в табл. 3, показы-вает, что при осуществлении переброски части стока затопление печорской поймы на участке до устья р. Щугор (с. Усть-Щугор) будет наблюдаться в крайне небольших размерах, причем сокра-щение объемов русловых и пойменных запасов воды примерно в 10 раз вызовет уменьшение средней глубины в 1,5—2,0 раза. Затоплению подвергнутся лишь небольшие участки низкой поймы, прилегающие к пойменным протокам на участке между деревнями Савинобор и Подчерье (в районе устья р. Лемью). Ниже впаде-ния многоводной в период половодья р. Щугор объемы и средние уровни воды на пойме уменьшатся в 1,5—2,0 раза. Здесь полно-стью прекратится затопление высокой поймы, резко сократится площадь затапливаемых островных участков при незначительном изменении средней глубины воды.

В целом для р. Печоры ниже места водозабора следует ожи-дать уменьшения площади пойменных разливов на 500—800 км2, что составляет 20—30 % площади поймы, затапливаемой

7 5

со е а -а

«2 (3 к,

а X н о л

н я * §

3 К п. о о п

С g • =С

О* а) О-X о ^

п я о 4 t" т ^

P-g Й g

I -ей о 5 g Я » £ Я 3 * ; v o

о 3 с CO ^ ™ a

о С с

x к •3 я

я и « §

И JJ 3 5 « H> CQ о . H о a

a)

c i

5 ч s i Ь j?

о E I

» §

® § - я

и § о * а. m t "

я .

о

Ю | СМ ГО о ! м и с о

Н ОО Н ОО ОЗ IN <м

СМ I юсо со со оз

CD 1—1 ОО О

N M f r t СМ

CM CO СО -ф CD —I СЧ • - ! у-1 СМ тС

О О О I СО СО -Ф см см ГН г н ю « 1-1 СМ

1—1 j О CD СО

CM* N m " г-н-

ю CD

l O I ОО CD О t ^ О .-н ^

ю О ОЗ О ОО

И " i-i см ОО CD т—1 ОЗ ОЗ ОО

СО CD 'З4

N I M r H O Ь- СО t-- оо CO CM t ^ Оз

ю см со оо оз ю с о ^ ю о со см ю

о я я В) СО о

П о. ^

3 g о 5 &>>¥>> о- Н Р л 4 , ^ f-С

•кЪ (j О

• е -о СЗ,

Он I о си я со я г

ю

5 о w

m « £ й 3 G , Ш О Ь Н

i ч Ч d d

I I CM CM CM

I I 1 Юр) ь CD CD

I I

Ю t— CM CO CO

о

о

CD l O i - i l D O ) CO CD GO

О я я m со

О

о со о я « •в-о о , н я

0)

о

о . - 1 О

\ о д О -я я

и

В о о

о Л О О С d О р | KJ о w ь*

ЕГ • | >={ >0 й о f- f-1

g

о о о о о

О CD о

I Оз 10 т—1 CD ОЗ

g

н о о к X

> я о я а о ч

3 я

КС о с

о> ч о

о. сЗ ч о >»

• си СО CM r- f о о

О CM СО СО СО 3 £ я я

ю

СО ОО 00 оз о ^ со со оз ^ .—| Т—I тс CD ^

о. > > s и ч 03

с а

я ~ ч ё <и R * »

3 4 о я 2 я и о а , >>

>> S о я я

Ч fci d о

<о о d я я се В1 к «и 3 s S я

о о, У

76

FiKtl2,

Рис. 3. График нарастания площади максимальных разливов по длине р. Печоры в естественных условиях {!) и после переброски части стока (2) в год средней

водности. 3 — сокращение площади разливов.

в естественных условиях (рис. 3), а также прекращения выхода воды на пойму на 400-километровом участке реки ниже д. Митро-фаново.

Выводы

1. Межбассейновая переброска части стока повлияет на гидро-логический режим обширных пойм северных и сибирских рек. При оценках этого влияния возможно использование крупно- и средне-масштабных картографических материалов. Приведенные в статье

7 7

методические приёмы позволяют при сравнительной простоте рас-чета получить зависимости площадей водной поверхности, объемов и средних глубин воды на пойме и в русле для значительных по протяженности участков рек от среднего уровня воды на гранич-ных водомерных постах.

2. Влияние намечаемых мероприятий по переброске стока на водный режим пойменных пространств весьма различно и зави-сит прежде всего от местонахождения головного водозаборного сооружения и распределения отъема в течение года. Анализ за-висимостей FB = f(HСр) для рек Оби и Иртыша показывает, что отъем стока в створе г. Новосибирска и переброска этого стока в район г. Павлодара будет иметь значительные отрицательные последствия. Они будут заключаться в осушении обширных, наи-более продуктивно используемых массивов обской поймы в преде-лах Новосибирской и Томской областей и в увеличении размеров и длительности затопления интенсивно используемых пойменных земель Павлодарской и Омской областей. В то же время отъем воды из нижнего течения р. Оби приведет к осушению излишне заболоченных пойменных массивов, что будет способствовать как увеличению их продуктивности, так и освоению природных ресур-сов Западно-Сибирской низменности.

Отъем стока в среднем течении р. Печоры вызовет значитель-ное уменьшение площади пойменных разливов до устья р. Усы. Но в связи с небольшой площадью поймы и ее малой освоенно-стью отъем 13 км3 воды на первом этапе переброски стока не должен вызвать особенно отрицательных последствий. В нижнем течении реки изменения размеров затопления предполагаются не-значительными и должны иметь в основном положительный ха-рактер.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В а к у л и н К. Ю. Режим поемности и методы его изучения (ка при-мере Тобольской поймы).—В кн.: Вопросы динамической геоморфологии. Ир-кутск, 1977, с. 114—124.

2. Г и д р о л о г и ч е с к и е а с п е к т ы межзонального перераспределения водных ресурсов/Под ред. А. А. Соколова, И. А. Шикломанова,—Л.: Гидроме-теоиздат, 1980.— 375 с.

3. Г о р д и к о в А. В., Р о с с о м а х и н М. В. Поперечные уклоны вод-ной поверхности затопленной поймы (на примере р. Иртыша).— Труды ГГИ, 1961, вып. 88, с. 109—125.

4. К а м е н с к о в Ю. Й. Исследование формирования рельефа и колеба-ний уровня воды на сегментно-гривистых поймах меандрирующих рек.— Труды ГГИ, 1978, вып. 252, с. 63—78.

5. М а к с и м о в А. А. Опыт зональной характеристики поймы р. Оби по весенне-летним разливам.— В кн.: Природа поймы р. Оби и ее хозяйственное освоение. Томск, 1963, с. 32—47.

6. М а к с и м о в А. А., Н и к о л а е в А. С. Опыт зональной характери-стики поймы р. Оби по весенне-летним разливам. Среднее и нижнее течение,— Известия СО АН СССР. Сер. биол.-мед. наук, 1963, вып. 2, с. 68—78.

7 8

7. М а л и к Л. К- Затопление пойм западносибирских рек и проблемы освоения пойменных земель.— Известия АН СССР. Сер. геогр., 1972, № 2, с. 3 9 - 5 1 .

8. М е т о д и ч е с к и е у к а з а н и я управлениям Гидрометслужбы № 90: Составление русловых водных балансов.— Л.: Гидрометеоиздат, 1977.— 104 с.

Э . П о п о в И. В., У с а ч е в В. Ф. Исследования затопления поймы-, р. Оби на участке от г. Стрежевого до г. Нефтеюганска с применением аэро-методов,—Труды ГГИ, 1977, вып. 245, с. 30—40.

10. Р о з а н о в Л. Л. Методика структурно-геоморфологического изучения речных долин.— М.: Наука, 1977.'—136 с.

П . У с а ч е в В. Ф. Применение последовательных аэрофотосъемок для исследования процесса затопления пойм.— Труды ГГИ, 1972, вып. 190, с. 57—71.

12. У с а ч е в В. Ф., Б о р о д у л и н В. В., С т а р о с т и н В. А.. Радио-локационная аэросъемка и ее применение в гидрологических исследованиях.— Труды ГГИ, 1977, вып. 245, с. 64—75.

О. Б. Воскресенский

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЕСЕННЕГО И МАКСИМАЛЬНОГО

ДОЖДЕВОГО СТОКА В РАЙОНАХ ТРАССЫ КАНАЛА ИРТЫШ—СРЕДНЯЯ АЗИЯ

Проектируемый канал Иртыш—Средняя Азия должен протя-нуться с севера на юг более чем на 2250 км. На своем пути он пересечет пять ландшафтных зон, от лесной до пустынной, и около 290 больших и малых водотоков.

Д л я проектирования гидротехнических сооружений канала и решения других задач необходимо знание характеристик весеннего и максимального стока рек района. Рекомендации по их вычисле-нию для значительной части рассматриваемой территории, от на-чала трассы до р. Тургай, были разработаны ранее {1], однако для правобережья р. Тобола между реками Иртыш и Убаган, для рек Улькаяк и Иргиз они недостаточно обоснованы, а для района, находящегося между реками Тобол и Тургай, выполнены или на основании весьма коротких рядов наблюдений, или по наблюде-ниям только на средних и больших реках. Водный режим водото-ков, расположенных в низовьях р. Тургай, южнее рек Иргиз и Улы-Жиланшик, а также на левобережье р. Сырдарьи совер-шенно неизучен. В связи с изложенным большинство существую-щих рекомендаций по расчету весеннего, в частности максималь-ного, стока территории нуждалось в уточнении, а для водотоков низовий р. Тургай и южных районов требовалась их разра-ботка.

Как известно, на значительной части равнинной территории Казахстана объем весеннего стока зависит от площади водосбора [1, 2]. Причиной такой зависимости является увеличение с воз-растанием площади доли бессточных понижений на водосборе и уменьшение густоты речной сети. Бессточные пространства умень-шают весенний сток. Влияние густоты гидрографической сети проявляется в том, что вследствие ее меньшего значения для больших рек последние оказываются в более неблагоприятных условиях снегонакопления по сравнению с малыми водотоками.

8 0

Это приводит к уменьшению стока на больших водотоках, осо-бенно в маловодные годы, когда сток формируется в основном из снегозапасов, накопленных в руслах. Рекомендации по опреде-лению расчетных характеристик стока должны учитывать его за-висимость от площади водосбора. Однако установление связи только двух указанных величин (сток и площадь) не всегда дает искомую закономерность, поскольку она может учитывать в скры-том виде влияние другой интегральной характеристики водосбо-ров — высоты местности. В связи с этим анализ закономерностей изменения стока в районах даже с незначительно меняющейся высотой местности должен производиться с учетом возможного заметного влияния на него обоих указанных факторов: высоты и площади водосбора. Этому вопросу, а также вытекающему из него уточнению существующих расчетных рекомендаций по весен-нему и максимальному стоку в районах прохождения трассы канала Иртыш — Средняя Азия и посвящена настоящая работа.

Исследования выполнены для участка трассы от р. Иртыша до р. Сырдарьи по материалам наблюдений, накопленным после 1963—1965 гг. (в зависимости от района) по 1976 г. включительно. К началу работ (1972 г.) в полосе вдоль трассы протяженностью более 1700 км и шириной на правобережье р. Тобола севернее п. Звериноголовского 100 км, а южнее — 200 км действовало всего 15 гидрологических постов Гидрометслужбы СССР. Это соответ-ствует плотности, при которой на один пост в среднем приходится более 15 000 км2 площади. Для получения дополнительной инфор-мации ГГИ и Южуралгипроводхозом в 1972—1974 гг. было от-крыто еще около 45 пунктов наблюдений. С их учетом в работе использованы данные более чем по 100 постам.

Влияние основных факторов, определяющих объем весеннего стока между реками Иртышом и Тургай, включая последнюю, сравнительно подробно освещено в работах [1, 2].

Роль рельефа местности в формировании стока общеизвестна, но для указанного района зависимость стока от средней высоты водосбора ранее не была установлена. Имеющиеся материалы не позволили выявить ее и теперь для северного участка трассы, от р. Иртыша до р. Убаган, где характеристики бассейнов весьма разнообразны и затушевывают влияние высоты. В тобол-тургай-ском междуречье и на южном склоне тобол-тургайского водораз-дела выделено четыре района, в которых, несмотря на небольшой (до 400—500 м) диапазон средних высот водосборов, связь нормы весеннего стока hQ со средней высотой водосбора ЯСр выражена достаточно четко (рис. 1). Рассмотрение графиков показывает, что сток рек при одних и тех же высотах водосборов закономерно уменьшается с севера на юг.

Приводимые зависимости h0=f(Hcv) учитывают в скрытой форме также влияние на сток площади водосбора, поскольку для

v больших высот имеются данные только по малым бассейнам и, следовательно, верхние части кривых не отражают сток сред-них и больших рек. О влиянии площади водосбора свидетельст-

6 Заказ № 454 8 1

вует тот факт, что отдельные точки, соответствующие рекам с ма-лыми площадями (лог Киндексай, р. Байкожа), существенно отклоняются от соответствующей линии связи, давая большие зна-чения стока, чем для водотоков с большими площадями. Воздей-ствие площади водосбора на, весенний сток обнаруживается из анализа зависимости вида h0—f.(F, Hcv) для рек бассейна р. Тур-гай. Эта зависимость свидетельствует о наличии влияния площади

Р и с . 1. З а в и с и м о с т ь н о р м ы весеннего с т о к а (Ло) от средней в ы с о т ы

в о д о с б о р а ( Я С р ) .

1 — правобережные притоки р. Тобола от р. Убаган до р. Суерь включительно; 2 — реки бассейнов рек Иргиз, Улькаяк и тобол-тургайского междуречья; 3 — бассейны рек Жалдома, Сарыозен и тяготеющих к ним; 4 — бас-сейн р. Тургай без рек Жал-дома и Сарыозен; 5 — р. Улы-Жиланшик и реки бассейна

оз. Шубар-Тенгиз.

не только на равнине, но и в возвышенных областях, хотя оно и проявляется здесь менее заметно (показатель редукции равен приблизительно 0,1).

Зависимости h0=f(Hcv) использованы для исключения влияния средней высоты водосбора при установлении связи стока с пло-щадью бассейна. Для этого прежде чем построить связь h0 = f(F), значения нормы весеннего стока конкретных рек приводились к единой для всей территории средней высоте — 250 м. Это значе-ние оказалось наиболее приемлемым, поскольку изученные бас-сейны с такой высотой имеются почти во всех районах трассы канала и, следовательно, экстраполяции зависимостей не тре-буется. Приведение осуществлялось передвижением точки (h0,

82

Рис. 2. Районирование территории по характеру связи нормы весеннего стока с площадью водосбора.

/ — трасса канала, И — границы районов.

6 *

Н с р ) данного водотока параллельно линии связи до высоты 250 м. В результате для обширного района, лежащего между реками Иртышом и Сырдарьей на правом берегу р. Тобола; а южнее — между Мугоджарами и Казахским мелкосопочником, существенно откорректированы или получены впервые зависимости нормы ве-сеннего стока от площади водосбора. По характеру этих зависи-

мо мм

0,5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000 20000 50000 Fm1-

Рис. 3. Зависимость нормы весеннего стока (h0) от площади водосбора (F). Цифры у кривых — номера районов на рис. 2.

мостей на указанной территории выделено девять районов (рис.2), границы которых практически полностью совпадают с границами естественно-исторических районов на равнине или соответствуют поднятиям рельефа. Например, район 1 приходится на лесную зону, районы 3 и 4 — на лесостепную, районы 5 и 6 — соответст-венно на степную и полупустынную. Рассмотрение совокупности названных зависимостей показывает, что со сменой физико-геогра-фических условий местности от зоны достаточного к зоне недо-

84

статочного увлажнения прослеживаются определенные законо-мерности изменения параметров связей. Они состоят в следующем (рис. 3).

На зависимостях для равнинных районов уменьшение стока с возрастанием площади водосбора начинается не сразу с самой малой площади, а с некоторого ее значения, неодинакового в разных районах, и прекращается в бассейне р. Тобола и тобол-тургайском междуречье при площади, равной приблизительно 3000 км2. Уменьшение стока на графиках, сменяющих друг друга в направлении с севера на юг, начинается все с меньших площа-дей водосборов, вследствие чего диапазон площадей, в пределах которых оно происходит, растет. На юге уменьшение стока наб-людается и на более крупных реках, с F>3000 км2.

Для равнинных районов 2—6, расположенных вдоль трассы канала, среднее значение верхнего предела весеннего стока плавно снижается к югу почти на 35 % — от 38 до 25 мм. В неко-торых южных, а также низкогорных областях верхний предел может быть существенно меньше (в районах 7, 86, 9, расположен-ных на восточных склонах Мугоджар и в юго-западной части Ка-захского мелкосопочника, 14—17 мм) или больше (в районе 8а, находящемся в северо-западной части мелкосопочника, 37 мм).

В равнинных районах с севера на юг уменьшается также сред-нее значение нижнего предела весеннего стока (т. е. стока при Р = 3000 км2): в районе 2 оно составляет приблизительно 22 мм, в районе 5 — 4,4 мм. Наиболее резкое снижение, в 2,3 раза, наб-людается при переходе от района 2 к району <3, где лесная зона сменяется лесостепной; южнее это уменьшение происходит более плавно.

При сопоставлении изменений в равнинных районах 2—5 сред-них значений верхнего и нижнего пределов весеннего стока видно, что первые уменьшаются с севера на юг в 1,5 раза, вторые — в 5,0 раз. Вследствие этого чем южнее район, тем больше в нем разница между стоком самых малых водотоков и рек с F ^ ^ 3 0 0 0 км2. Это обстоятельство обусловливает увеличение к району 5 коэффициентов, переходных от стока рек с / = 3000 км2 к стоку водотоков с меньшими площадями.

Интенсивность уменьшения стока с увеличением площади водо-сбора в районах 2—5, где объем стока не зависит от высоты мест-ности, можно принять одинаковой и характеризовать показателем редукции 0,35. В остальных равнинных районах (6 я 9), где на сток заметное влияние начинает оказывать высота местности, по-казатель редукции значительно меньше — 0,17, а в горных райо-нах, где воздействие высоты приобретает доминирующее значение, составляет всего 0,06.

Подытоживая сказанное о зависимостях h0=f(F), можно кон-статировать следующее. На правобережье р. Тобола севернее р. Ука зависимости весеннего стока от площади водосбора не прослеживается. В небольшом районе 2, переходном от лесной к лесостепной зоне, уменьшение стока с возрастанием площади

8 5

намечается и происходит в наименьшем из рассматриваемых обла-стей диапазоне площадей: от 500 до 3000 км2. В районе 3 уменьше-ние стока выражено совсем четко и происходит на площадях от 100 до 3000 км2. В районе 4 оно начинается от 50 км2, в районах 5 и 6 — от 30 км2, причем в районе 6 наблюдается и при Д>3000 км2. Последнее явление характерно для рек, начинающихся в низких горах, а затем протекающих по обширным равнинным пространст-вам или через крупные озера, как, например, р. Убаган. Причина этого заключается в том, что боковая приточность на равнине невелика или отсутствует, а в силу небольших уклонов местности русла рек сильно меандрируют, разбиваются на рукава (протоки), разливаются в урочищах и озерах, вследствие чего существенно увеличиваются потери стока.

Отсутствие редукции на самых малых водотоках равнинных районов объясняется, видимо, следующим. В районах 2—6 в пре-делах площадей водосборов, с севера на юг соответственно рав-ных 1—500, 1—100, 1—50 и 1—30 км2, доля водосборов, заня-тая бессточными понижениями, и густота гидрографической сети существенно не меняются. Вследствие этого бессточные площади и густота сети оказывают в указанных диапазонах площадей при-близительно одинаковое влияние на формирование, а следова-тельно, и на объем весеннего стока. В своем районе водотоки этих размеров обладают наиболее густой гидрографической сетью и наименьшим относительным числом бессточных понижений, в связи с чем условия формирования стока на них являются наи-более благоприятными. Эту площадь можно было бы назвать •оптимальной для формирования стока. Размеры оптимальных площадей зависят, с одной стороны, от характеристик подстила-ющей поверхности (абсолютная и относительная высота местно-сти, ее уклоны, характер почвогрунтов и растительности), с дру-гой — от климатических факторов (количество и интенсивность осадков). В результате убывания количества осадков с севера на юг в этом же направлении уменьшается и предельное значение оптимальной площади.

Если зависимость ho = f(F) представить для наглядности в виде выражения

ho = (F + C)n ' М

то его параметры меняются по районам согласно данным табл. 1. Естественно, при переходе от района к району значения парамет-ров должны меняться, как правило, не скачкообразно, а доста-точно плавно.

Зависимость (1) использована для получения коэффициентов, переходных от нормы стока рек с _F = 3000 км2 к норме стока рек с /"<3000 км2.

Выполненные проработки позволяют уточнить рекомендации по расчету весеннего, в частности максимального, стока неизу-ченных и малоизученных водотоков рассматриваемой территории.

8 6

Таблица 6 Параметры формулы (1) для территории,

прилегающей к трассе канала Иртыш—Средняя Азия

Район в с п

1 38 - 0 2 38 500 0,35 3 32 100 0,35 4 27 70 0,35 5 25 30 0,35 6 25 1 0,17 7 17 1 0,06 8а 37 1 0,06 86 14 1 0,06 9 (17) 0 ) 0,17

Норма весеннего стока может быть определена, во-первых, по карте этой характеристики (рис. 4). Корректирование ранее со-ставленной карты производилось общепринятым способом. Корот-кие ряды наблюдений предварительно приведены к многолетнему периоду, преимущественно с помощью графиков связи весеннего стока, с последующим переходом также с помощью графиков от значений h к значениям QM. В качестве аналога для рек бассейна Тобола - и тобол-тургайского междуречья принята р, Тобол у „с. Гришенки, сток которой предварительно приведен к наиболее длинному ряду наблюдений на р. Тоболе у г. Ялуторовска (с 1892 г.). Аналогами для рек бассейна Аральского моря при-няты р. Кара-Кенгир в 12 км выше устья р. Жиланды и р. Жи-ланды в 1,9 км выше устья.

Поскольку почти на всей рассматриваемой территории сток зависит от площади водосбора, карта нормы стока для бассейна р. Тобола и тобол-тургайского междуречья построена для F ^ ^ 3 0 0 0 км2, а для южного склона тобол-тургайского водораз-дела— для F = 3000 км2. В большинстве районов карта сущест-венно, до 50%, отличается от составленных ранее >[1]. Сильно изменились также поправочные коэффициенты, которые вводятся при определении по карте нормы стока для водосборов других площадей (табл. 2). На границе районов поправочные коэффи-циенты определяются интерполяцией, что отражено в указанной таблице.

Для южных районов более точные результаты, чем карта стока, дают, видимо, графики /i0 = f ( / / c p ) , однако их целесооб-разно применять для водотоков таких площадей, которые были использованы при построении этих связей. Применять зависимо-сти для рек, пересекаемых трассой канала, нежелательно, по-скольку нижние части графиков не охватывают высот местности,, которые имеют указанные водотоки. Экстраполяция же кривых: вниз очень ненадежна.

87

Р и с . 4. К а р т а н о р м ы весеннего с т о к а ( м м ) . Сплошные и пунктирные линии — изолинии стока, точками показана трасса канала.

Таблица 2

Поправочные коэффициенты к норме весеннего стока, снятой с карты

Район Площадь водосбора, км2

Район 10 50 100 300 500 1000 3000 10 000

Переходный от района 1 к району 2

1,40 1,40 1,40 1,29 1,00 (219—253-й км трассы) 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,29 1,00 1,00 2 1,81 1,81 1,81 1,81 1,81 1,58 1,00 1,00

Переходный от района 2 к району 3

2,68 2,10 1,88 1,54 1,00 (306—335-й км трассы) 2,68 2,68 2,68 2,10 1,88 1,54 1,00 1,00 3 3,56 3,56 3,56 2,39 1,95 1,50 1,00 1,00

Переходный от района 3 к району 4

3,57 1,00 (395—421-й км трассы) 4 ,03 3,99 3,57 2,38 1,96 1,52 1,00 1,00 4 4,50 4,42 3,58 2,37 1,98 1,53 1,00 1,00

Переходный от района 4 4,50

к району 5 4 ,54 3,61 2,36 1,96 1,50 (510—561-й км трассы) 5,09 4 ,54 3,61 2,36 1,96 1,50 1,00 1,00

5 5,68 4,66 3,64 2,34 1,93 1,48 1,00 1,00 Переходный от района 5

к району 6 3,38 2,72 1,92 1,64 1,34 (770—810-й км трассы)

6 3,94 3,38 2,72 1,92 1,64 1,34 1,00 0,90 (770—810-й км трассы)

6 2,21 2,10 1,80 1,50 1,35 1,20 1,00 0,80 Переходный от района 6

к району 8а (825—855, 900—930-й км трассы) 1,81 1,70 1,52 1,32 1,24 1,14 1,00 0,86

7, 8а, 86 1,41 1,29 1,24 1,15 1,12 1,07 1,00 0,93 9 2,87 2,10 1,80 1,50 1,35 1,20 1,00 0,80

Среднее многолетнее значение весеннего стока малоизученных водотоков следует вычислять с помощью метода аналогии.

Определение изменчивости весеннего стока неизученных и ма-лоизученных рек во времени (коэффициента вариации С„) должно производиться по районным рекомендациям: севернее р. Емур-тлы—-по уточненной карте значений Cv, южнее — по формуле

r . А — 0,26 lg (F + Ю) f(yx

{fi0 + l)n ' К }

где F — площадь водосбора, км2; h0 — средний многолетний слой половодья, мм; А — параметр, равный 3,4; п — показатель редук-ции, равный 0,30.

Для водосборов с F ^ 3 0 0 0 км2 к значениям, снятым с карты, вводится поправочный коэффициент, учитывающий повышение Cv на малых водотоках [3]. Значения параметров формулы для рас-чета Cv проверены А. В. Петуховым с привлечением значительно дополненных материалов наблюдений. Параметры Л и п уточ-нены, остальные могут быть оставлены без изменений.

89:

Рекомендации по расчету значений Cv, приведенные в работе [1] и распространяющиеся на бассейн р. Ашлык, по которому проходит начальный участок трассы канала, отличаются от ука-занных и состоят в том, что значение Cv определяется по реке-аналогу без введения поправки на площадь. Для водосбора р. Ашлык эти рекомендации не противоречат предлагаемому нами способу, но проверить их применительно для правобережья р. Тобола невозможно из-за отсутствия необходимых данных.

Коэффициент асимметрии (Cs) кривой распределения весен-него стока принимается равным 2С„ для водотоков, расположен-ных севернее р. Суери, независимо от площади их водосбора, а также находящихся южнее этой реки и имеющих Р^ЗООО км2. Д л я малых (F<3000 км2) временных водотоков правобережья р. Тобола южнее р. Суери Св=1,9Со, для аналогичных водотоков южного склона тобол-тургайского водораздела CS=1,8CW. Послед-нее соотношение получено и для временных водотоков с F< < 2 0 0 0 км2, находящихся в западной части соседней Джезказган-ской области [1].

Расчет максимальных расходов воды (м3/с) неизученных и малоизученных рек Qi%, какими является подавляющее большин-ство водотоков, пересекаемых трассой канала, выполняется по ре-дукционной формуле

Qi%= V1%F= (F + C)« (3)

где Ко—параметр, характеризующий дружность половодья; hi %—слой половодья вероятностью превышения 1%, мм; р — коэффициент, учитывающий неравенство статистических парамет-ров слоя стока и максимальных расходов; С — добавка к площади водосбора, учитывающая замедление редукции модуля макси-мального стока в диапазоне малых площадей водосборов; п — показатель степени редукции отношения <?i%/Ai% в зависимости от площади водосбора; 8i — коэффициент, учитывающий уменьше-ние максимального расхода воды рек, зарегулированных озерами и водохранилищами; б2 — коэффициент, учитывающий уменьшение максимального расхода воды в залесенных и заболоченных бас-сейнах [3]. Для южной части лесостепной зоны, степной и полу-пустынной зон, где отсутствуют леса, болота и, как правило, •озера, формула (3) может быть упрощена и по исследованиям в работе [4] и настоящей статье представлена в виде

О - K°hl % F (А) % (/? 4- 1)0,20 1 • VV

Зависимости отношения q\%lh\% от площади водосбора, по которым определены параметры этого уравнения, приведены на рис. 5. Четкие связи удалось получить только для двух районов: для бассейна р. Убаган, рек'тобол-тургайского междуречья и рек южного склона тобол-тургайского водораздела. Намечается также самостоятельная зависимость для рек, стекающих с восточного

90

склона Мугоджар, к которым относятся правобережные притоки-р. Иргиз, р. Каульджур и др. Достаточно определенной законо-мерности для северного участка трассы, находящегося между ре-ками Иртыш и Убаган, получить не удалось.

В связи с изложенным при расчете максимальных расходов, воды севернее р. Черной параметр Ко следует определять по со-

Рис. 5. Зависимость отношения 9i%Mi% 0 T площади водосбора ( F + 1 ) .

1 — реки бассейна р. Убаган й тобол-тургайского междуречья, 2 — реки южного склона, тобол-тургайского водораздела.

ставленной карте его значений (рис. 6) или путем интерполяции между пунктами наблюдений, а в остальных районах использо-вать средние значения Ко для каждого района (табл. 3). Для во-дотоков, расположенных южнее р. Черной до устья р. Убаган,, значение Ко принято равным 0,019, как для р. Черной; аномально высокое значение Ко для р. Алабуги не учитывалось.

Значительное отклонение от зависимостей на рис. 5 несколь-ких точек имеет определенные, установленные причины.

Таблица 3

Значения коэффициента Ко по участкам и районам трассы канала

Участок или район Ко

От начала трассы до р. Черной (0—474-й км трассы) Водотоки между реками Черная и Убаган, а также в бас-

сейне р. Убаган и тобол-тургайском междуречье (475— 790-й км трассы)

эайон, переходный от северного к южному склону тобол-тургайского водораздела (791—865-й км трассы)

Южный склон тобол-тургайского водораздела (с 866-го км трассы)

Зодотоки восточного склона Мугоджар (трассой не пересе-каются)

По карте 0,019

0,014

0,010

0,013

т

Вычисление максимальных расходов других обеспеченностей производится с помощью переходных коэффициентов (табл. 4), полученных на основании графиков связи <7p = f(<?!%)«

Рис. 6. Схематическая карта параметра Ко в формуле (4) для север-ного участка трассы канала.

Проверка формулы с уточненными параметрами показала, что рассчитанные по ней расходы отличаются от значений, вычислен-ных по данным наблюдений, в среднем на 16 % при наибольшем расхождении 3 5 % . Среднее отклонение оказалось в два раза

92

Таблица 6

Коэффициенты, переходные от максимальных расходов обеспеченностью 1 % к расходам других обеспеченностей

Обеспеченность, %

0,1 0,5 2 5 10 25

Водотоки бассейна р. Ашлык, право-бережья р. Тобола и тобол-тургай-ского междуречья

Водотоки южного склона тобол-тур-гайского водораздела

1,65

1,47

1,21

1,16

0,81

0,86

0,56

0,67

0,38

0,52

0,18

0,32

меньше, чем при расчете по формуле с ^откорректированными параметрами.

В тех случаях, когда для малоизученной или неизученной реки можно подобрать достаточно надежный аналог, а точка, соответ-ствующая этому аналогу на районной з а в и с и м о с т и ( F + 1 ) , ni о/0 существенно отклоняется от последней, целесообразно вычислять максимальный расход по выражению

п — / , Й1 % (F* + 1 \я М 2 Р лгч V i % - ? 1 % а / г 1 % а [ F + i ) 8 l aS 2 a

r > w

где параметры с индексом «а» относятся к аналогу. Желательно выполнять расчеты с использованием нескольких аналогов. Если при этом вычисленные значения различаются между собой менее чем на 20% [3], то принимается среднее значение, в противном случае — наибольшее.

Дождевые паводки в районах прохождения трассы переброски вод образуются на малых и средних водотоках и наблюдаются обычно в июне—августе. В связи с тем что вдоль трассы преоб-ладают сравнительно небольшие уклоны местности, имеются мно-гочисленные бессточные понижения, аккумулирующие значитель-ную часть поверхностного стока, а почвогрунты в большинстве районов отличаются в летний период существенным дефицитом влажности, сток дождевых паводков в целом невысокий.

На участке от р. Иртыша до бассейна р. Тургай включительно характер рельефа районов, непосредственно примыкающих к трассе, меняется в общем сравнительно мало и на речных во-досборах преобладают слабоводопроницаемые почвогрунты. По-этому основным фактором, определяющим здесь различие павод--ков по территории, является изменение количества осадков тепло-го периода и частоты выпадения ливней или продолжительных дождей. Южнее р. Тургай, помимо уменьшения осадков, значи-тельно изменяются и характеристики бассейнов: выполаживается

9 3

их рельеф (за исключением самых верховий), а южнее сухого русла Инкардарья суглинистые почвогрунты сменяются супесча-ными и песчаными.

В соответствии с изложенным на реках правобережья Тобола, расположенных севернее р. Убаган, где норма осадков теплого периода (апрель—октябрь) наиболее высокая (280—380 мм) и не-редки интенсивные дожди, паводки наблюдаются чаще и их рас-четные максимумы на малых водотоках выше снеговых. В бас-сейне р. Убаган расчетные дождевые максимумы могут превышать снеговые лишь на самых малых балках. В равнинных районах,, расположенных южнее, где норма осадков за тот же период со-ставляет, например, в бассейне р. Тургай 140—190 мм, в бассейне р. Улы-Жиланшик 100—120 мм, а ливни выпадают нечасто, мак-симальные расходы от дождей даже для самых малых водотоков превышают расходы талых вод лишь в редких случаях и то в ма-ловодные вёсны.

Причина превышения весенних максимумов над дождевыми в многоводные годы даже на очень малых водотоках южной части рассматриваемой территории заключается в том, что хотя наи-большая интенсивность снеготаяния существенно меньше интен-сивности выпадения ливня, формирование весенних максимумов.. в такие годы происходит при высоком предвесеннем увлажнении и промерзшем верхнем слое почвогрунтов водосборов и даже при • наличии на их поверхности мощной (до 2—4 см) ледяной корки. Последняя повышает коэффициент весеннего стока до 0,7 [4] и создает тем самым весьма благоприятные условия для образо-вания высокого снегового или смешанного максимума.

По объему стока паводки уступают весеннему половодью. Имеющиеся материалы свидетельствуют о том, что объемы наи-больших паводков обычно составляют менее 5—10 % объема ве-сеннего стока, в отдельные годы — до 15%, а максимальные рас-ходы (без грунтового стока) •—не больше 20—25 % и лишь в ис-ключительных случаях — до 40 % весенних максимумов.

По существующим рекомендациям <[3], для 25 характерных водотоков, расположенных вдоль трассы канала в различных при-родных зонах и имеющих диапазон площадей водосборов 1— 300 км2, выполнен расчет дождевых максимальных расходов обес-печенностью 1 %• Сопоставление их с вычисленными снеговыми максимумами той же обеспеченности показывает, что на участке от р. Иртыша до устья р. Убаган они превышают весенние на водотоках с ^<30-^-50 км2, а на участке от устья р. Убаган и при-близительно до оз. Аксуат — на водотоках с F < 5 - M 0 км2 (рис. 7) . Для более крупных водотоков дождевые максимумы на первом участке трассы меньше весенних, а на втором — приблизительно одинаковые -для водотоков с площадью до 200—300 км2.

Следует обратить внимание на методику определения коэффи-циента дождевого стока в формуле предельной интенсивности, стока для районов лесной и лесостепной зон, прилегающих к трассе канала. В работе [3] применять указанную формулу

94:

в перечисленных зонах рекомендуется для рек с F < 5 0 км2, и для определения коэффициента дождевого стока дается таблица его значений. В то же время для правобережья р. Тобола севернее

<Ь%п3/(с-кмг) / 10 7

5

3 2

1

0,7 0,5

• 0,3 0,1

0,1 0,07 0,05

"'""1 1 3 5 10 20 30 50 70 100 100. 300 Fкм2

10 7 5

3-2

1

0,7

°'50,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 200 Ркм2

Рис. 7. Зависимость ql„^=f(F) для северного (а) и среднего (б ) участков трассы канала.

Модули обеспеченностью 1%: 'дождевых максимумов, 2 — снеговых максимумов.

устья р. Убаган имеются и региональные проработки, обобщаю-щие значения указанного коэффициента в виде карты [1]. По-следние являются более детальными и полнее учитывающими спе-цифические гидрологические условия исследуемой территории, чем

• N

\ Ч

\ N

\ • •

о

\ ч

ч 4 S

А О ) э

\ в 4 о

\ \ о :« 3

\ ч «

\ • ч

•ф \

\ . ч

9 5

осредненные значения, приведенные в работе [3]. Однако следует признать, что и они не являются достаточно надежными, так как основываются на материалах наблюдений, почти не охватываю-щих измерений дождевых паводков на малых и очень малых водотоках. Это происходит по следующим причинам;, во-первых, катастрофические ливни весьма редки и поэтому могли не наб-людаться за последние 20—30 лет, когда стала развертываться гидрометрическая сеть на малых водотоках; во-вторых, такие ливни могли быть не зафиксированы ввиду того, что выпали на водосборе, где гидрометрическая сеть отсутствует; в-третьих, из-за малой продолжительности паводка (20—30 мин) они могли быть не измерены, так как прошли между стандартными сроками наб-людений.

Значения коэффициентов дождевого стока, снятые с карты, оказываются ниже, чем полученные по рекомендациям в работе [3]. При использовании их в расчетах это приводит к получению меньших значений дождевых максимумов. В пользу принятия бо-лее высоких значений последних говорят измерения, хотя и немно-гочисленные, высоких дождевых паводков на стоковых станциях Госкомгидромета в различных районах ССС-Р, а также материалы проектных организаций, производящих массовые определения мак-симальных расходов вдоль существующих и проектируемых авто-мобильных и железных дорог по меткам высоких вод.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Р е с у р с ы поверхностных вод СССР. Т. 11.— JL: Гидрометеоиздат, 1973.—848 с.

2. Р е с у р с ы поверхностных вод СССР. Т. 13. Вып. 1.— Л.: Гидрометео-издат, 1966,—482 с.

3. Р у к о в о д с т в о по определению расчетных гидрологических характери-стик,—Л.: Гидрометеоиздат, 1973.— 111 с.

4. Ф о р м и р о в а н и е и расчеты элементов водного баланса малых водо-сборов Северного Казахстана.— Л.: Гидрометеоиздат, 1971.— 158 с.

Ю. В. Русс

ОБ УЧЕТЕ ФИЛЬТРАЦИИ ПРИ ОЦЕНКЕ УСТОЙЧИВОСТИ РУСЛА ГЛАВНОГО МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА

В существующих инженерных решениях переброски части стока сибирских рек в Среднюю Азию и Казахстан предусматривается сооружение главного магистрального канала (ГМК) с комплексом различных гидротехнических сооружений. Протяженность ГМК более 2 тыс. км, проектная пропускная способность около 1 тыс. м3/с на первом и 2,5 тыс. м3/с на втором этапе переброски. Русло канала проектируется трапецеидальным, в естественных грунтах, глубиной 17—18 м, шириной до 0,35 км.

Успешное функционирование системы переброски части стока сибирских рек в южные районы страны в решающей степени за-висит от сохранности русла ГМК или соответствия его изменений прогнозу руслового процесса, т. е. от надежности оценок стока наносов, возможных деформаций русла и других сторон руслового процесса.

Очевидно, что имеющиеся недостатки изученности и противо-речия в представлениях о тех или иных сторонах руслового про-цесса необходимо восполнить и разрешить до составления техни-ческого проекта переброски части стока сибирских рек. Это обус-ловливается большим объемом капиталовложений в систему переброски, что требует высокой надежности проектных решений, экономических оценок строительства и, что не менее важно, до-стоверной оценки стоимости эксплуатации гидротехнических со-оружений, особенно сооружений для транспортировки воды.

В общем виде первоочередные задачи исследования могут быть сведены к выяснению причин различий характеристик рус-лового процесса, полученных по расчетам и экспериментам, с на-турными данными. Решение этих задач следует, по-видимому, искать путем выявления факторов руслового процесса, не учиты-ваемых математическими и физическима моделями. В числе этих факторов наиболее существенным представляется фильтрация воды в грунтах русла [4].

Грунтовые воды в прирусловой зоне рек непрерывно движутся к руслу или от него, оказывая силовое воздействие на твердые частицы грунта, в том числе и на частицы верхнего пограничного слоя, тем самым усиливая или ослабляя гидродинамическое воз-

6 Заказ № 454 9 7

действие на них руслового потока. Скорость и направление филь-трации определяются водным режимом поверхностного водотока, режимом подземного стока со стороны междуречий, а также фор-мой и размерами русла, строением и фильтрационными свойст-вами водоносного горизонта [3, 4].

Гидродинамическое воздействие фильтрующейся воды на твер-дые частицы грунта может оцениваться по гидравлическому гра-диенту. Взвешивание песка происходит при критическом гради-енте, равном, по Е. А. Замарину [5],

где Рп и Рв — плотность соответственно песка и воды, п — пори-стость песка в долях единицы.

Принятие в качестве расчетных средних значений показывает, что взвешивание происходит при гидравлическом градиенте, близ-ком к единице, т. е. при скорости фильтрации, равной коэффици-енту фильтрации.

Помимо взвешивания твердых частиц восходящий фильтраци-онный поток может оказывать влияние на формирование состава донных и взвешенных наносов путем выноса мелких частиц из неоднородного по составу грунта. В зависимости от степени неод-нородности отложений значение гидравлического градиента, не-обходимого для выноса мелких частиц, изменяется от 0,3 до 1 [5].

Скорости фильтрации, достаточные для взвешивания и выноса твердых частиц, могут отмечаться в прибрежной части русла при резких спадах уровня воды, что часто имеет место в искусственно регулируемых водотоках. Продолжительность периода больших скоростей фильтрации, обусловленной только спадом уровня воды в русле, как показывают расчеты по аналитическим формулам для полуограниченного нестационарного фильтрационного потока при «мгновенном» снижении уровня на границе, весьма мала и зависит от амплитуды спада уровня воды в русле и фильтраци-онных характеристик водоносного горизонта. Кроме того, на про-должительности этого периода сказывается режим подземного стока в реку со стороны междуречий и особенности обводнения и строения поймы.

В более общем случае, при плавном изменении уровня воды в русле, силовое воздействие фильтрующейся воды не имеет са-мостоятельного значения для устойчивости твердых частиц грунта русла. В зависимости от направления фильтрации оно усиливает или ослабляет гидродинамическое воздействие на твердые ча-стицы поверхностного потока [1].

Очевидно, на участках, где ГМК пройдет по несвязным грун-там— в пределах иртыш-тобольской поймы, долин рек Убаган, Тургай, в междуречье Сырдарьи и Амударьи — следует ожидать фильтрации воды в грунтах русла, и поэтому необходимо преду-смотреть последствия гидродинамического воздействия подземных вод на устойчивость русла ГМК-3124

В период строительства глубокое русло ГМК на всем протяже-нии будет дренировать приканальную зону, которая в какой-то мере будет осушена. В период заполнения водой и в начале экс-плуатации на участках, где трасса проходит по дну естественных водотоков, направление фильтрации изменится на противополож-ное, а затем, уже в условиях нарушенного режима подземных вод, русло канала на этих участках будет, как правило, служить основной дреной. Лишь там, где трасса ГМК проходит по над-пойменным террасам, возможна односторонняя фильтрация воды из канала в сторону русла реки.

Таким образом, при одних и тех же гидравлических характе-ристиках канала и одинаковом составе несвязных грунтов устой-чивость его русла на разных участках и даже на разных берегах может быть различной в зависимости от вида взаимодействия по-верхностных и подземных вод, а также может изменяться во времени в связи с изменением этого взаимодействия.

Следовательно, гидравлические элементы ГМК и его водный режим на участках с несвязными грунтами целесообразно опре-делять с учетом влияния фильтрации в этих грунтах на устойчи-вость русла и при необходимости предусмотреть защитные меро-приятия от размыва русла. Важность таких исследований обус-ловливается и тем, что в проектных проработках (основных положениях ТЭО) течение воды в канале принято со средней скоростью несколько превышающей значение предельной неразмы-вающей средней скорости, рекомендованной Ленинградским поли-техническим институтом. Это сделано в расчете на резервы устой-чивости, заложенные в проекте канала (наличие коллоидной составляющей во взвешенных наносах, присутствие в песчаных грунтах русла горизонтальных прослоев связных грунтов), кото-рые могут оказаться существенно меньшими, чем уменьшение устойчивости вследствие фильтрации воды в канал.

Не затрагивая вопроса об устойчивости русла ГМК на участ-ках со связными грунтами, которому посвящена значительная часть работы И. Ф. Карасева [2], необходимо подчеркнуть, что решение этого вопроса зависит от оценки поступления наносов с участков с несвязными грунтами и определения роли этих нано-сов в русловых переформированиях, т. е. и от решения отмечен-ных задач.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Д о б р о к л о н с к и й С. В., М и х а й л о в а С. В., М у л ю к о в a iH. Б. Влияние фильтрационного потока на интенсивность отрыва твердых частиц от дна.— Гидротехническое строительство, 1976, № 11, с. 37—40.

2. К а р а с е в И. Ф. Русловые процессы при переброске стока—Л.: Гидро-метеоиздат, 1975.— 286 с.

3. Р у с с Ю. В. -К расчету берегового регулирования речного стока.— Труды ГГИ, 1977, вып. 251, с. 115—123.

4. Р у с с Ю. В. О влиянии фильтрации на русловой процесс.— Труды ГГИ, 1981, вып. 272, с. 70—74.

5. С п р а в о ч н и к по инженерной геологии.— М.: Недра, 1968.—222 с.

6*

О. Б. Воскресенский, В. С. Ясаков

ОЦЕНКА АККУМУЛЯЦИИ ВОД ВЕСЕННЕГО ПОЛОВОДЬЯ В ТУРГАЙ-УБАГАНСКОИ ЛОЖБИНЕ

ПО МАТЕРИАЛАМ ЭКСПЕДИЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Главная трасса переброски стока сибирских рек на юг, про-ходя по Тургай-Убаганской ложбине, южнее оз. Аксуат оказы-вается в районе, в котором в весеннее время многоводных лет об-разуются обширные разливы. Последние простираются с севера на юг, от оз. Аксуат до с. Кокалаат, приблизительно на 150 км и имеют ширину 25—40 км. После постройки здесь канала он бу-дет с обеих сторон окружен массами медленно движущейся воды, в связи с чем для его проектирования, строительства и эксплуата-ции необходимо знание таких основных характеристик разливов, как отметки их максимальных уровней, скорости движения воды, продолжительность затопления, расходы по дну ложбины, пло-щади и объемы водных масс.

Исследование разливов производилось ГГИ в 1973—1975 гг. по специально разработанной программе, которая предусматри-вала выполнение больших комплексных полевых работ: аэрофо-тосъемки центральной части разливов в весенние периоды ряда лет, нивелирования поперечных профилей через ложбину и ха-рактерных сравнительно мелких понижений на >ее дне, гидрогра-фические обследования ряда водотоков, измерения уровней и рас-ходов воды на реках, стекающих в ложбину, и на р. Тургай. В проработках использованы материалы наблюдений по гидро-логическому посту на р. Сарыозен у с. Тактай-Копер.

Для получения характеристик разливов талых вод в рассмат-риваемом районе в многоводные годы было необходимо рассчитать ход стока в различных частях каждого участка (на попереч-ных профилях) с учетом трансформации гидрографа в направле-нии уклона ложбины. Д а ж е при наличии указанной выше исход-ной информации это является весьма сложной задачей, которая может быть решена только приближенно. Методика вычислений, использованная в настоящей работе, предусматривает определе-ние на участках объемов поступающей на них воды, наивысших уровней, максимальных расходов в живых сечениях, продолжи-1 0 0

тельности стока и увязку уровней и расходов в разливах с уров-нями воды на гидрологических постах.

Расчеты выполнены для года с обеспеченностью весеннего стока 1 %.

Краткая характеристика исследуемого участка ложбины. Древняя Тургай-Убаганская ложбина расчленяет Тургайское плато в меридиональном направлении на несколько сот километ-ров. В весенний период в нее, помимо талых вод, образующихся в ее пределах, поступают воды многочисленных логов и речек. Но если в северной части вдоль ложбины протекает р. Убаган, дренирующая эти воды, то в южной части в силу очень малых уклонов дна нет водотока, текущего вдоль ложбины. Вследствие этого талые воды на дне ложбины здесь обычно не образуют единого потока, а медленно двигаются по почти плоскому дну широким фронтом, по нескольким мелким ложбинам в направле-нии общего уклона местности — на юг.

Ширина ложбины в рассматриваемой части изменяется при-близительно от 30 до 90 км, отметки дна н£ низком плоском во-доразделе рек Убаган и Тургай составляют 118—122 м БС, в рай-оне р. Тургай — до 100—105 м. Дно сравнительно ровное, изо-билует большими и малыми блюдцеобразными понижениями, озерами; ложбины проходящие через них, протянулись ниже сте-кающих в долину рек и являются как бы продолжением наиболь-ших из них.

Исследуемая часть ложбины по источникам поступления в нее талых вод разделяется на три участка (рис. 1). Участок I протя-нулся почти на 90 км. Вода поступает сюда из многочисленных мелких водотоков, а также частично из более крупных рекУль-кен-Дамды и Улькен-Карайгалы. Сначала она попадает в озера Большое Коскопа и Малое Коскопа, а затем по почти б-километ-ровому руслу—-в р. Сарыозен выше пересечения ее трассой канала.

Участок II простирается на 60 км, от р. Сарыозен до слабовы-раженного плоского водораздела этой реки с р. Тургай. Вода движется здесь по мелким ложбинам, представляющим собой продолжение устьевых разливов р. Мукыр, в юго-западном на-правлении, к центральному понижению — озерам Ойшумыкты и Кыршумыкты. Этот поток протянулся более чем на 40—45 км. Другим источником питания разливов участка является р. Сарыо-зен. В район указанных озер и в первую очередь в оз. Сарыкопа вода может попадать также и из р. Тургай.

Участок III охватывает часть долины р. Тургай в месте ее сое-динения с Тургай-Убаганской ложбиной. Рассмотрена территория вдоль р. Тургай протяженностью 20 км выше и 10 км ниже места пересечения долины трассой канала по Мынбулакскому варианту. Река Тургай здесь представляет собой систему крупных русел-проток, средняя ширина максимальных разливов составляет 15—• 20 км. ~ В многоводные годы вода из русел поступает на разные участки поймы неодновременно, в связи с чем образуются локаль-ные разливы, с заметным различием в высотном положении

101

Р и с . 1. С х е м а п о с т у п л е н и я т а л ы х в о д к т р а с с е к а н а л а И р т ы ш — С р е д н я я А з и я на у ч а с т к е Т у р г а й - У б а г а н с к о й л о ж б и н ы м е ж д у оз. А к с у а т и с. К о к а л а а т .

/ — границы ложбины, 2 — направление основных водных потоков в ложбину 3 — гпянитгы аэрофотосъемки, 4 - границы расчетных участков, 5 ^ н о м е р а у ч а с т к о П - н и в е л и р о в о ч н ы е

профили.

уровня воды в них. Только в очень многоводные годы отдельные разливы смыкаются воедино и их уровни выравниваются по высоте.

Поступление воды на участки разливов в весенний период. Поступление воды на участки складывается из объема вод, об-разующихся на дне ложбины {Ws), жидких осадков, выпадаю-щих на дно за время продолжительности разливов (Wx), боко-вого притока по водотокам, расположенным на склонах ложбины (Wy), и потерь на испарение, фильтрацию и аккумуляцию.

Предвесенние запасы воды в снеге и осадки на дно ложбины определялись по построенным картам этих элементов соответ-ствующей обеспеченности в пределах выделенных участков, окон-туренных вдоль склонов ложбины местами выхода русел водо-токов.

Боковой приток вычислялся как сумма стока водотоков, сте-кающих в ложбину, до мест их выхода на дно. Для года указан-ной выше водности (1 %) сток рек определялся на основании расчетных рекомендаций для малоизученных и неизученных водо-токов, уточненных ГГИ для района трассы канала.

Потери воды на фильтрацию и аккумуляцию в замкнутых по-нижениях ложбины учитывались с помощью коэффициента по-верхностного стока а. Поскольку дно ложбины сложено не только суглинками, но и супесями, в которых и в многоводные годы воз-можны определенные потери на фильтрацию, значение этого коэффициента принято равным 0,8. Отметим, что по данным экс-педиционных исследований ГГИ в 1959—1969 гг. на целинных стоковых площадках района при отсутствии на их поверхности ледяной корки коэффициенты стока достигали 0,7.

Поскольку коэффициентом поверхностного стока учитываются также потери воды на испарение, последние самостоятельно в рас-четах не рассматривались.

Результаты вычислений прихода и расхода воды на участки приведены в табл. 1. Из ее данных следует, что в год с обеспе-ченностью стока 1 % на участок I в целом поступает близкое ко-личество воды от таяния снега, скопившегося на дне ложбины,

Таблица 1

Поступление воды на участки разливов Тургай-Убаганской ложбины в год с обеспеченностью стока 1 % (млн. м3)

№ участ-

ка Подучасток между попереч-

никами Снегозапасы

•S Жидкие осад-

ки X Боковой приток у + У

Г От северного водораз- 2 ,1 0 ,7 4 ,8 7 ,1 дела до поперечника 1

203 77,4 262 486 1—2 203 77,4 262 486 2—3 61,1 23,3 20,2 87,7 3—4 14,7 6 , 0 26,0 42,5

Весь участок 281 107 313 623 * гг 178 73,9 132 334

I I I —

"

2120

9* 3129

и в виде стока, принесенного со склонов речками и балками (соот-ветственно 40 и 45 %). На участке II доля этих элементов ба-ланса составляет соответственно 47 и 3 4 % . Относительное по-ступление жидких осадков на указанных участках изменяется от 9 до 19%. Доля бокового притока в общем объеме прихода сильно колеблется по участку I, составляя между поперечниками 2 и 3 19%, а севернее поперечника 1 — 6 3 % ; соответственно этому изменяется и вклад местных снегозапасов.

Для участка III учтено поступление воды только за счет стока р. Тургай, поскольку сумма остальных компонентов весьма незна-чительна и гораздо меньше ошибки определения речного притока.

Наивысшие уровни воды. На крупномасштабных топографиче-ских картах Тургай-Убаганской ложбины показаны границы мак-симальных весенних разливов, которым соответствуют определен-ные отметки наивысшего уровня высоких вод (НУВВ). Эти от-метки в рассматриваемом, малоизученном с гидрологической точки зрения, районе имеют, видимо, обеспеченность не меньше 1,5—1 %. что и принимается в дальнейших проработках.

Даже в очень многоводные годы весенние разливы не обра-зуют в Тургай-Убаганской ложбине единого водного зеркала: в пре-делах ее дна остаются незатопленными многочисленные крупные острова, суммарная площадь которых на разных участках со-ставляет 33—58 %. Поскольку дно ложбины имеет определенный наклон к центральной (осевой) части и невысокие, вытянутые в продольном направлении местные водоразделы, вода на лож-бине в весенний период движется несколькими, как Правило изо-лированными друг от друга, потоками, расположенными на раз-ных высотных уровнях. Это следует из аэрофотоснимков и видно на поперечных профилях разливов. Границы НУВВ на каждом из таких потоков определялись по крупномасштабным топографиче-ским картам и корректировались по аэрофотоснимкам, сделан-ным в сравнительно многоводный 1974 г. Выделение границ на аэрофотосхеме осуществлялось по смене цветовых тонов, обус-ловленной изменениями на границе почв и растительности. Пло-щадь, затапливаемая при НУВВ, оказалась больше, чем опреде-ленная по картам, за счет выявления на аэрофотосхемах дополни-тельно затапливаемых участков.

Необходимые для расчетов средние значения НУВВ на попе-речных профилях (#ш) вычислялись как средние взвешенные по выражению

= F ,

1>< 1 где Hi и со, — соответственно уровни и площади водного сечения фрагментов данного профиля. По этому же выражению опреде-лялись и более низкие уровни.

При наличии на поперечном профиле путей тока, лежащих значительно выше основного потока и имеющих сравнительно не-

104

большие расходы воды, средний уровень воды на профиле вычис-лялся без учета этих второстепенных фрагментов.

Максимальные расходы воды на профилях при НУВВ. Мак-симальные расходы воды в створах вычислялись гидравлическим способом. Необходимые для этого параметры определялись ис-ходя из следующих соображений.

Хотя в многоводные годы большая часть дна ложбины в ство-рах поперечных профилей сплошь залита водой, сток по ложбине осуществляется лишь несколькими основными путями, положение которых на местности вследствие малых уклонов последней и сла-бой выраженности основной массьг понижений удалось выявить только с помощью аэрофотосъемки. В соответствии с этим на поперечниках выделены живые сечения, в качестве которых при-няты участки водного сечения, находящиеся на путях тока воды. Границы живых сечений дополнительно корректировались по крупномасштабным топографическим картам в соответствии с макро- и микроформами прилегающего рельефа.

Продольные уклоны на участках живых сечений поперечников принимались на основании следующих проработок. В разных ме-стах рассматриваемого участка Тургай-Убаганской ложбины были занивелированы уклоны ряда водотоков (в том числе располо-женных на ее дне), различных по своим морфометрическим ха-рактеристикам: ширине, глубине, очертанию поперечного профиля и уклону. Для неизученных водотоков средней глубины продоль-ные уклоны (i) определялись по зависимости их от средней глу-бины потока при НУВВ (h).

Для построения зависимостей i = f(h) обследованные водотоки были разбиты на три группы: неглубокие выраженные русла дна ложбины, мелкие широкие ложбины, для-которых имеются про-дольные уклоны дна, и такие же ложбины, но для которых про-дольные уклоны определены по меткам УВВ. Полученные связи являются ориентированными вследствие малого количества исход-ных данных. Они соответствуют условиям свободного стока воды по руслам и ложбинам. В многоснежные зимы, предшествующие многоводным вёснам, к началу весны ложбина и особенно ее по-нижения покрываются мощным плотным слоем снега. Вследствие этого снеготаяние оказывается сравнительно растянутым, а ско-рости стекания из-за малого общего уклона ложбины небольшими. Указанные обстоятельства способствуют образованию и длитель-ному сохранению на путях стока снежных перемычек. В допол-нение к этому при заполнении водой замкнутых понижений, лежа-щих на путях тока, уклон их поверхности практически равен нулю и, кроме того, создается подпор выше по течению. Вследствие всего вышесказанного продольные уклоны водной поверхности на путях стока весной должны быть меньше, чем при свободном русле.

Это приводит к необходимости использовать для расчета расходов воды зависимость, дающую наименьшие значения i при одних и тех же значениях h.

1 0 5

Коэффициенты шероховатости русел и ложбин назначались по -таблицам М. Ф. Срибного и Л. Л. Лиштвана, преимущественно по последней. •

Вычисленные значения максимальных расходов воды и неко-торых элементов живых сечений для участка I приведены в табл. 2. Из ее данных видно, что максимальные расходы изме-няются по участку весьма сильно, сначала увеличиваясь от по-перечника 1 к поперечнику 3 до 240 м3/с, а затем уменьшаясь к нижнему створу участка до 109 m 3 / i c . Причина резкого умень-шения расходов между поперечниками 3 и 4 заключается в том, что здесь находятся озера Большое Коскопа и Малое Коскопа, которые аккумулируют значительную часть стока, идущего по ложбине.

Продолжительность стока. В многоводные годы общий сток по ложбине начинается после того, как основная часть местного снега растает, многочисленные понижения заполнятся талыми водами и в ложбину начнут поступать речные воды, формирую-щиеся на Тургайском плато. Очевидно, продолжительность стока (Т) в пределах каждого выделенного участка должна увеличи-ваться вниз по уклону ложбины. Относительно каждого попереч-ника участка она может быть вычислена как сумма продолжи-тельности снеготаяния (Ts) и времени добегания до поперечника от наиболее удаленного подножья склонов ложбины (т). Време-нем добегания по самим речкам, стекающим в ложбину, можно пренебречь, так как оно, как правило, значительно менее 1 сут и находится в пределах точности определения добегания по дну ложбины.

Продолжительность снеготаяния принята исходя из ее сред-него значения на целинных стоковых площадках Кустанайской стоковой станции за период 1961—1969 гг., где она составляла 11 сут.

Время добегания т определялось от наиболее удаленного под-ножья' склонов ложбины до той части каждого поперечника, по которой проходит основной объем стока. Оно использовалось для вычисления значения Т в тех случаях, когда сток на данном по-перечнике формировался главным образом за счет бокового при-тока. Если боковой приток был' незначительным и основной сток на поперечнике обусловливался расходами, проходящими через вышележащий створ, в расчет вводилось время добегания между этими поперечниками. Значения х использованы для поперечни-ков 3 и 4 участка /.

Время добегания вычислялось как частное от деления соответ-ствующего расстояния на среднюю скорость течения. Расстояние определялось по топографическим картам-_и аэрофотосхемам. Средняя скорость течения на поперечнике (Fn) рассчитывалась как отношение QM/(£>, где QM — суммарный максимальный расход в живых сечениях поперечника, а со — их общая площадь. Ско-рость течения между профилями принималась равной среднему значению V в двух смежных створах.

1 0 6

I I ем >-< к оо см со i ^ c s i o o c M r f ^ e t -О о" О о" о о о" о о* о о о" О О О

т х о ю о и ю м г о ю о ^ о ) с м с о ^ г с ^ ю ю ю ^ ^ г р с о с м о о о о " о о о о о* о о " о о

о " о о " о о" о о" о о о "

.-н t- h-W IN (N М о о о о

t O i n N ^ t O N O O t O ^ t H t O O t O I N о о о " о " о о " о о" о " о" о о о о о

ю ю ^ о о ю с о ю о о ^ ю ю ОЗ ОО Г*- СО ОО i—i г-н оо СО Г- ОО Оз Ю с о ь с о с о о з с й с л а з с о Ь ' to ю

- ^ - О Ю О О vo о OOOiCDOlOlOJOltDOiOO ^СООООЗОООЗООСО^ СМ О О СМ <м со со см со ю io со

ю О О со оо аз и, O N I N ^ t O b - a i O l N t D N O : СМ^ЮСОЬ-ОООЗОООЗООЮС^

СОООСОСО-—'ЮОЮ-—'СОСО ООСОО c o . c o o c o f - o ^ o t ^ c o o c o c o

ООсО^СМ»—I^CM^COCOO n t - ^ W O O l l O r H S n

ю ю ОО со со оо о

о к >-, о о аз о оо со о (О N Ol О О н l O o c o t ^ - b - c o o o o o t M ^ N l M N N N N O O l O CMCMCMC-JCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCMCM

О 0 0 1 Л т — ( O O O ^ O ^ O O O I—IIOCOO Ь.ОЗ'-.СМСМСО'ФСОСМСМ —i <33 t-. t~-CM CO CO ' t ^ ^ ^ ' J ^ ^ ^ C O C O t N

о CO

CO о ю аз О ^ CO ^ о CM CO .-H-

о CO о аз ю ю О О - ч ^ н — < 0 0 0 3 CMCMCMCMCMCMCMCMCMCMI—

ю ю ю ю ^ <м см см см см

Е- ffl И ГС г я -О 5х0

РЗ сз га S о СМ ^ со со « ц о еС

ОСМ^СОСООСМгНСООООЮО t-н,—it—ii-Hr-iCMCMCMC4CMcOCO-5f

107

Принятые значения т и Т для участка I приведены в табл. 3. Общая продолжительность стока изменяется на этом участке от 10 сут на верхнем поперечнике до 28 сут на нижнем. Значение Т для поперечника 1 вообще получается несколько больше, чем принято (около 12 сут), но оно уменьшено до 10 сут в связи с тем, что участок находится в 150—240 км южнее Кустанайской стоковой станции, за счет чего здесь должно быть меньше значе-ние Ts.

Гидрографы. Рассчитанные для каждого поперечного профиля значения максимального расхода и продолжительности стока мо-

Рис. 2. Изменение единовременных расходов воды вдоль участка 1. t — продолжительность от начала половодья.

гут быть использованы для построения гидрографа, но при этом необходимо задаться его формой. На обычных реках подъем волны половодья короче спада. Водный поток, двигающийся по дну Тургай-Убаганской ложбины, значительно отличается от реч-ного, поскольку он встречает на своем пути, как уже указыва-лось, много препятствий в виде разного рода понижений, запол-няемых им водой, и снежных перемычек. В связи с этим можно ожидать, что подъем волны такого потока будет по сравнению с реками растянут, а спад, наоборот, укорочен за счет более бла-гоприятных условий протекания воды во вторую половину поло-водья. Поэтому представляется целесообразным принять в первом приближении такую форму гидрографа, при которой время подъ-ема и спада одинаковы, а изменение стока происходит по пря-мым линиям, т. е. принять гидрограф в виде равнобедренного треугольника.

Построенные таким образом гидрографы позволяют опреде-лить для различных частей участка / расходы воды на каждый день половодья (рис. 2). Это важно само по себе, а также в связи

108

й о л ^ ЧО!Й1 О Я от ef Л Н О s3°f-so

<ц о» ли OlO ь s к Б а й&'-аВ

о« О S

„мь

a g OJ <и S о.

I и am л >s s fa 0 . 0 Ссо 5 « я 5

в -9S 2 щ g 5ч «2 «К 2

IS 8 асу" гт S и И

а о _ « •а м а я а я я rt ф О. О.

О <М Ю оо т-1 СТ О) О) 00 оо (N СЧ

со о (М ю оо

«о 2 fx & Л и

О С

В В о 4 о 5 а-

CD SOCJ о" .-ГсОС "

О --—ч ООО о о ООО о (М О о ю <м ю оо о Югнгн V Р-

ю ю Ю f- ^ О ООО О ООО

п о S <и >а \о о

Е « са о. и о -Я ccj £ « ь о " в * *

1 я « а>

1

ООО о со со

о со ю

ною*» <М О « (М <М .-ч

§ =К й + u л о . 3

о Ч - + Я со Н w О о к в

« о в

га £ СЗ ЕГ Я В се О, К со В Оч <о га га м О) "

i g s О о g g g

га о

S § S «ю в 2

№

й) Ef ts В в га а, [м

я а> в га а, [м И га га о си л к а. к 1 я га в 1 га О

N 1 га а.

2

в О Е d> & \о о

в в а В о ч tn н О

К Я S я-й Я

+

о. « (U о. С и о о в о.

21 I е Ч о

Я со о « Й §•

х a s к я о я я и я я я <и О. -ш И t. Er-i e й.

2 ^ а Я

£ а

t-. со t-н со O3 00IM Юсо

* О f-1ЛЮЩ

О CJ5 СТ> 00 О) юсо « И Н

-м со cs> (М О оо со со со ^

. см СУЗ "Чч

1 0 9

с тем, что появляется возможность определить на любые сутки все основные характеристики водного, а при необходимости и жи-вого'сечения разливов в створах поперечных профилей (табл. 2).

. Последнее достигается с помощью построения зависимостей пло-щади (со), ширины (В) и средней глубины (h) водного сечения поперечника, а также расхода воды на нем (Q) от уровня воды (Я) и совмещения этих зависимостей на одном графике. С помо-щью расхода, снятого с гидрографа на любой день половодья, можно войти в зависимость, Q = f(H), получить соответствующий этому расходу уровень, а по нему — значения со, В и h.

Необходимо отметить, что прекращение стока на том или ином поперечнике не означает осушения ложбины в этом районе. На ней еще сохраняются значительные массы воды, которые расхо-дуются на испарение и фильтрацию.

Для оценки точности выполненных расчетов произведено со-поставление объемов стока, вычисленных по площадям-построен-ных гидрографов и сложенных с аккумуляцией в понижениях, с объемами, рассчитанными по выражению (s + Jc)a + «/ (табл; 4). Расхождения не превышают ± 1 0 % , что при принятой схемати-зации процесса формирования стока по ложбине является вполне приемлемым.

Для поперечника 1 отклонение не вычислено в связи с тем, что сток, рассчитанный по указанному выше выражению, является заниженным вследствие недоучета подпитывания участка во-дами ' ряда рек, определить которое не представляется воз-можным. .

Аккумуляция воды в понижениях (WgJ рассчитывалась как произведение площадей мертвых пространств, выделенных из вод-ных сечений поперечников, на расстояния между поперечниками. Площади сечений мертвых пространств между поперечниками корректировались по топографическим картам и аэрофотосъемкам в соответствии с изменениями микрорельефа.

Положение поверхности воды и ход изменения глубины раз-ливов на участке / представлены на рис. 3 и 4.

Обеспеченность характеристик разливов. Обеспеченность па-раметров разливов связана с обеспеченностью максимальных уровней воды на них. Для определения последней была произве-дена графическая увязка уровней на поперечниках с уровнями на ближайших изучаемых реках, воды которых участвуют в за-топлении ложбины или режим которых типичен для данного района.

Для участков I и II такой рекой является Сарыозен у с. Так-тай-Копер, для участка III — р. Тургай в 8,0 км к юго-востоку от зим. Табылды (пост экспедиции ГГИ).

Для построения указанных связей (рис. 5) необходимо знать уровни воды на поперечниках за конкретные даты, поскольку только в этом случае их можно связать с уровнем воды на гид-рологическом посту. Значения уровней определены для дат про-изводства аэрофотосъемок и максимумов разливов в эти же годы

1 1 0

следующим путем. Для связующих1 поперечников — 4 на уча-стке I и 4 на участке / / — сначала по аэрофотосхемам легко оп-

Им усл.

Рис. 3. Схема положения водной поверхности на участке I при НУВВ (по мере перемещения с поперечника на. поперечник).

1—4 — продольные профили при НУВВ соответственно на поперечниках 1, 2, 3, 4: 5 — профиль дна ложбины.

Рис. 4. Изменение средней глубины разливов на участке I в зависи-мости от фазы половодья.

t — продолжительность от начала половодья.

ределялась ширина водной поверхности В на конкретные даты, а затем по зависимости B = f(H) находились соответствующие ей

1 Под связующим понимается поперечник участка, ближайший к реке, уро-вень по водпосту которой использован в расчетах. На участке I I I не было необходимости в назначении связующего поперечника, поскольку водомерный пост находится в средней части участка.

131

и

о с 5 о м о 0J В" я . о « Э ^ 2 о 6 Я К е >- О с л ffi и

•« в и (Ч га « Я ° о- с

<я О 3 « Е Й И в О S о S ч S

« —' к к о, В- Щ й) с о, о О =к С ее Е-еа « И се Н Я . Ч О о I га I к S К со m о о о.

о S к

СО

К а

уровни. Для отдельных поперечников определить значения В по аэрофо,тосхемам не представилось возможным из-за сложной кон-фигурации границ разливов в годы съемок. В связи с этим изме-нение высоты уровня воды на них принималось пропорциональ-ным изменению уровня на связующем поперечнике данного уча-стка.

Для каждого участка построены графики связи соответствую-щих уровней воды на связующем поперечнике и водомерном посту, а также уровней на связующем и остальных поперечниках. На графики наносились также уровни высоких вод в годы про-изводства аэрофотосъемок и НУВВ.

Имея уровни воды различной обеспеченности на водомерном посту и указанные графики, можно получить значения уровней той или иной обеспеченности на поперечных профилях, а затем соответствующие этим уровням другие характеристики разливов обеспеченностью, большей или равной 1 %• Для получения зна-чений меньших обеспеченностей надо построить гидрографы, соот-ветствующие заданной водности года.

В табл. 5 приведены некоторые характеристики разливов на участке I при различных уровнях воды на посту р. Сарыозен — с. Тактай-Копер. Для каждого из этих уровней данные таблицы отражают определенную фазу процесса трансформации разли-вов, развивающегося при принятых нами условиях. В связи с тем что интенсивный подъем уровня воды на поперечниках участка и на посту начинается неодновременно, имеет место явление, когда подъему уровня в реке соответствует постоянный или даже снижающийся уровень на том или ином поперечнике, а следова-тельно, одинаковые или уменьшающиеся значения других харак-теристик разливов.

Для диапазона уровня, приведенного в таблице, гидрографы половодья в створах поперечников обрисовываются неполностью (например, на поперечниках 1 я 2 нет их начала). Гидрографы могут быть представлены здесь и целиком, если дополнительно привести уровни на посту ниже 105,0 м, а также на спаде поло-водья. ' ,

Максимальные площади разливов. В первую половину поло-водья поступление талых вод на рассматриваемый южный уча-сток Тургай-Убаганской ложбины значительно превышает отток по ней, что является причиной возникновения разливов. В соот-ветствии с объемом притока на тот или иной участок изменяются и площади его водной поверхности.

Как следует из изложенного выше, максимум затопления лож-бины наступает неодновременно в различных ее частях. Аэрофо-тосъемки, выполнявшиеся один раз за период половодья, во вто-рой его половине, не позволили установить площади разливов, приходящиеся на определенные даты. Однако с их помощью можно определить площадь максимальных разливов в целом за все половодье. Эту характеристику необходимо знать при выборе мест размещения населенных пунктов, различных

8 Заказ № 454 113

G К" a <3 E-, 4 Я •& а> О 13 О. о Bit!

£ « а 2 а н

В I о К С 0J W « о 3 3 я о. 5 ri VO и N

•s >» 8 S у g л OS VD

« s a „ о a. p. ?>> !>>

03 а g £ н о У °

Cd S

Ki 03 В aj « « о в m О." * Й ® Й я о и м щ о о " 2 а н о м о £ в 5 я о< о о в Б g <s ю о. б (Я

3 « Й о 09 о в 8 о о •

ш й)

ш Э со ч о

!М ч ш и

!•*! S

I*! S

О1;

I* S

занц о Я «ьо Sg-Hd: й О • й " с о. . о >5 а!»^

ю со см 1—1 со см о о см со - ю со lO о о о о о о о о СО ю оо СО со см см со ю со со оо аз о о о о о о о о ю о о <sf о-о о ю со

№ см о см о оз ю оо аз СО о см см ч см см см см .СО

to см о СО

о •ф со о"

о <м о со о см со СО ю см ОЗ см t- о оо оо ОЗ СО

ю 00 те аз о 00 о см ^ оо см

о о оз о о см со о со •ф со i .—1 1—1 1—1

оо аз аз 1--ю ю ю СО со СО о" сГ о • о о о о ю со о со см LO со о о ю о аз t- оо. оо 00 ОЗ аз

ю N. см о о о * <ri о О см СО ю СО ю

аз см см см см см см см 1—I ю см N. со СО СО см см о о о о о

СО о о см гН •ф СО см ю ю га СО

о см ю оо"

о со

t-•sh"

аз о оо"

N-

к я и о а,->>

о> ч о о я

а О) я S о.

« о СО я ч \о

•я о « f-

ч я •е*

я В" аз си

га я 4 5 га м

ч Чсо m см Я х & 8 Я О й S " О Я а; а, я и , f- I О о и а. о ш о св Я р. 2 я 1-н «К 2 о я со O.CQ »Й и

СО

м:

СО Оз N * R см о со я ю ю ю те я см см см (N га

f- о 2 S м S £ со о н о 0J о а в- Е- »

' §

о. я д и

- 1 , Я <•>•& ° s s S о „ ч . . . С со см со

1 1 4

сооружений, при прокладке дорог, линий связи, электропере-дач и др.

Расчет общей максимальной площади затопления ложбины в разные по водности годы состоял в следующем. Вначале были выполнены вычисления для центральной (осевой) части дна лож-бины, прилегающей к трассе канала, которая была охвачена аэрофотосъемкой (см. рис. 1). На аэрофотосхеме каждого года отдешифрированы понижения местности, затопленные водой на дату съемки, и УВВ данного года. Граница УВВ определялась по хорошо видимой, сильно увлажненной полосе местности опреде-ленного цвета. На указанные даты получены площади разливов. Как уже указывалось, на аэрофотосхеме 1974 г. удалось выде-лить также границы НУВВ.

По данным аэрофотосъемок за 3 года для каждого участка построены графики связи площадей разливов (F) на указанные даты с уровнями воды на те же даты по соответствующим гидро-логическим постам (# в . п ) . Имея уровни воды различной обеспе-ченности на посту, по графикам можно получить значения F, соот-ветствующие той или иной обеспеченности уровня.

В очень многоводные годы границы разливов выходят за пре-делы участка аэрофотосъемки и приближаются к подошве скло-нов ложбины. Определение полной площади разливов в такие годы выполнено с учетом того, что в не освещенной аэрофотосъем-ками и нивелированием части дна ложбины характер изменения уровней, а также процентное соотношение затопленной и общей площадей участков (F/F0бЩ) близки к таковым в центральной части. С помощью последнего соотношения сначала определены затапливаемые площади окраинных частей дна ложбины, а затем и полные максимальные площади (F') водной поверхности раз-ливов (табл. 6).

Если рассчитывать мгновенный объем воды в разливах за год той или иной водности с использованием максимальных площадей разливов, определенных без учета разновременности их насту-пления в различных частях ложбины, то результаты будут содер-жать большую погрешность. Например, на участке I для года с обеспеченностью весеннего стока 1 % вычисленный таким обра-зом максимальный мгновенный объем воды в разливах будет со-ставлять 780 млн. м3, тогда как фактический объем поступления воды за всю весну не превышает 623 млн. м3, т. е. оказывается на 25 % меньше (табл. 7). В связи с этим, хотя использованный выше метод расчета движения талых вод по ложбине и является сильно схематизированным, он дает результаты, более прибли-женные к реальным.

На участке III благодаря его небольшой протяженности вдоль р.. Тургай (в среднем около 23 км) и практически одновремен-ному затоплению водами этой реки объемы, вычисленные тем и другим способами, не противоречат друг другу и характеризуют: первый — действительное поступление воды на участок, второй — объем воды в разливах при максимальном затоплении.

1 1 5

Таблица 6

Максимальные площади весенних разливов на участках Тургай-Убаганской ложбины в годы высокой водности

№ Характери-Обеспеченность, %

ка стика 2 I 0,5 0,1 0,01

I Нв п м БС F км2 F' км2 F J F общ

116,67 700

1020 63

116,80 710

1030 64

116,86 720

1050 65

117,07 740

1080 67

II НВш п м БС F км2 F' км2 F/Fo6m

116,67 220 500

42

116,80 230 525

43

116,86 234 537

44

117,07 244 561

46

III Нв п м БС F км2 F' км2 F / F 0 6 m

105,4 334 625

49

108,1 425 804

63

( Таблица 7

Объемы воды в разливах Тургай-Убаганской ложбины в год с обеспеченностью весеннего стока 1 %, вычисленные различными способами

« и н -

Объем воды (млн. м3), вычисленный

« V % по-уравнению (£ + .£) <* + У с использованием общих максимальных

площадей разливов

I II

III

623 334

2120

780 370 910

Характеристика весенних разливов на участке II. В, предыду-щих подразделах методика расчета основных характеристик раз-ливов для ясности изложения иллюстрировалась преимуще-ственно на примере участка I. В связи с этим, а также из-за не-которых особенностей затопления, требующих дополнительного пояснения, описание получения основных параметров разливов на участках II и III приводится раздельно.

В период половодья водные потоки движутся по участку II к его центральной части с разных направлений (см. рис. ^ . Р а с -положенные здесь озера и, главное, котловина между ними ак-кумулируют основную массу поступающих талых вод. Отток из котловины может осуществляться по руслу р. Жаман-Карасу и ложбине, выходящей из оз. Ойшумыкты. Воды р. Тургай по-ступают в котловину лишь в многоводные годы, на 15—20 сут

116

позже, чем из других рек. К этому времени котловина оказы-вается в значительной степени заполненной водой, что затрудняет поступление в нее тургайских вод.

При достаточном заполнении котловины уровни воды на оконтуривающих ее поперечниках 1—3 выравниваются и стано-зятся одинаковыми.

Максимальные расходы воды в год с обеспеченностью весен-него стока 1 % составляют на поперечнике 1 106 м3/с, на попе-речнике 2 — 1 4 м3/с, на поперечнике 3 — несколько кубометров в секунду. Если бы воды р. Тургай поступали в центральную кот-ловину раньше, чем сток со стороны рек Сарыозен и Мукыр, т. е. если бы они не испытывали подпора от заполненной водой кот-ловины, максимальный расход через поперечник 3 мог бы достичь 68 м3/с.

Расчет максимальных расходов воды через поперечные про-фили 1—3 выполнен с учетом появления и последующего возра-стания подпора уровня в ложбинах стока со стороны центральной котловины. Учет этого фактора осуществлялся путем принятия дифференцированных, уменьшающихся с ростом уровня значений уклона водной поверхности. Для начального периода стока, когда подпора уровня еще нет, уклон определялся по той же за-висимости i—f(h), что и для участка I. Выше уровня воды в кот-ловине с отметкой приблизительно 104,8 м БС, при котором под-пор в ложбинах только появляется, значения уклона определялись путем прямолинейной интерполяции между значением уклона в начальный период стока и нулевым его значением при НУВВ.

Отметки уровней в котловине, при которых возникает подпор в ложбинах, установлены по данным нивелирования, топографи-ческих карт и аэрофотосъемок.

Обратные значения коэффициентов шероховатости \/п при подсчете максимальных расходов воды принимались равными преимущественно 5, в то время как для-участка / они составляли, как правило, 7,5. Большая шероховатость рассматриваемого уча-стка обусловлена влиянием микрорельефа, в котором изобилуют чрезвычайно извилистые мелкие понижения, имеющие уклон дна, направленный в самые разные стороны, вплоть до обрат-ного.

Увязка изменений уровня воды в центральной части участка II с колебаниями уровня на посту р. Сарыозен — с. Тактай-Ко-пер произведена с использованием данных поперечного профиля 4, который находится на хорошо выраженной ложбине стока, вне зоны влияния подпора от центральной котловины. Изменения уровня воды на остальных поперечниках были первоначально увязаны с уровнями воды на поперечнике 4, а через него — с уровнями на гидрологическом посту.

Значения основных гидравлических элементов в створах по-перечников в зависимости от уровня на посту р. Сарыозен — с. Тактай-Копер приведены в табл. 8.

117

00 « Я а л s a n . S u e О. о •Ьн щ

5 •

1°' <<§ I о <и в п 4 о в 3 о с. tA c i У" Я га . S3a

!Р >> * S »я о ев С >>Е Н •

о га а. м >> н 2 о

н о 3 я В" о я « й о jg п 4 в «в Я S-

3 о

X о Я £ вя о g S 5 « 4) Ю я о а я и н я « 0.2 « Й и га a, s га Е * ч я а в-л о « о. 05 я о я

§ О g я О е-я ёё So (N а К ? Г) S fe й 3 о

«о в С4 со S аз ы ь D* (3,(1) о> Я-С О

gs

3

ОС

я

ос-S

03 и Мэцоя -geiHEx 'э А useoNdeO 'd Hffoa HHaodx

ю с о « и о м < CO CM СО Ю СО

ОООООО

N. CM СО CM CD о с о г н ^ - -

о X - >,-и - со t ^ со г-1 -ср со

о X - >•.-о СО Г о" г

to СО СП GO CD 1—' СО LO CD t— СО 05 -ф -ф

СП Ю СМ СП СО со I о см с юсо t-о" о" о о" о" о"

о X о

( ^ о ю о ч ч м ь ю ^ СП СО 00 >—< СО ОО МСМСОСО- 'Ф-Ф

о о о о о о ОО Ю t— О '—1 СО lO со ООО'—1 |—11—< 1—|

о & с

а

о о о ю м о г а СО 1—< СО О} СМ Ю t4--см со со со rt< <а<

О Н СМ СО СО О О О О О О

t— CD СМ О О СП [чЮОсО^Ю

га Е-о

о ч

I СО СП <N *J< « ч ч •е-о. и

Ю СМ 00 Ю Ю lO в л я CD S я га К

О О СО О ОО СО см t> сп о

>> ч о и о га о.

и н га н о о

00 со"

4 о о и 5 tx S а> я <

м о со Я Ч

О ю"

S Е-

« S И га в-а> S s а.

е s-s в f-,

1Л ч 4D СО н

о & аГ

" <0 >> Е-О К S I

a I м 3 э^ о 4 >0 о " о ш

2 2 >о я Я я е- к . CD О (0 Я О О о я ч D . M CJ " > >

С «см я со 5 ^ я ю •е- о

ЕС о

4) н га В1 >)

=я га и о. >% н

о 3 м 4 о

1-й

I I я о

Е я й Я 4 у

a « о 2 О J5 С S-а 5 § ^ X О а> CQ 5Г S 5 s ° « о % ° % и о.

я я

с. я CJ cd О.

118

Пой

ма

% о

т су

мм

ар-

ного

по

всей

до

лине

CD ^LO-CO СО

Пой

ма

СУ О ю ю см о о 00 г-н

Лев

обер

еж-

ная

прот

ока

р. А

ралб

ай

в оз

. С

ор

Вод

оток

и п

оявл

яютс

я н

иж

е п

оп

ер.

1

115

I 70

10

0 j

не

пер

есек

.

р. А

ралб

ай

Вод

оток

и п

оявл

яютс

я н

иж

е п

оп

ер.

1

115

I 70

10

0 j

не

пер

есек

.

Сум

мар

ный

для

рек

Тур

-га

я, К

абы

рги

и Т

окан

ай-

| Та

былд

ы

% о

т су

мм

ар-

ного

по

всей

до

лине

Ч о со СП

Сум

мар

ный

для

рек

Тур

-га

я, К

абы

рги

и Т

окан

ай-

| Та

былд

ы

Of

1490

1370

19

25

рек

Ток

анай

-Та

былд

ы

о о о о см ю г-1 см СО

р. К

абы

рги

ю ю ю оо со Tf см со

р. Т

урга

й

905

875

1240

Сум

мар

ный

по' в

сей

доли

не

2310

2260

21

30

еяин -hsdsuou • -Ч. со

Характеристика весенних разливов на участке III. Участок представляет собой сложную систему крупных речных русел, мно-гочисленных мелких и средних проток между основными рука-

Рис. 6. Схема разливов р. Тургай иа участке пересечения ее трассой канала. 1 — поперечные профили; 2 — основные направления движения воды; 3 — граница затопления при НУВВ; 4 — постоянная гидрографическая сеть; 5 — временная гидро-графическая сеть, в том числе ложбины стока; 6 — границы участков поймы, обвод-няемые реками: / ^ Т о к о н а й и ТабЫлды, II — Табылды и Тургай, III — Тургай и Ка-

бырги, IV — Кабырги, V — Аралбая; 7—-трасса канала.

вами, ложбин, западин и староречий. В многоводные годы воды р. Тургай и его главных проток, выходя из берегов, распростра-няются по ложбинам на многие километры от реки в сторону

119

-низких водоразделов. Для участка составлена схема движения вод-лых масс (рис. 6); для года с обеспеченностью весеннего стока 1 % дано распределение максимальных расходов воды по руслам и отсекам поймы (табл. 9).

Вычисления стока и уровней воды производились сначала для •створа трассы канала Иртыш — Средняя Азия, затем, ориенти-руясь на полученные значения,—для верхнего ( № 1 ) и нижнего (№ 5) поперечников участка.

_В створе трассы канала характеристики весеннего стока р. Тур-хай обеспеченностью 1 % получены следующими способами. Слой весеннего стока суммарно по всей системе русел р. Тургай был вычислен по интерполяции на логарифмической клетчатке между •его значениями в верховьях р. Тургай и на посту у песков Тусум. В верховьях реки он определен как среднее взвешенное значение по данным трех постов. Максимальный расход рассчитан по ре-дукционной формуле, уточненной для рассматриваемого района, в которой 7(о = 0,083, hi % = 72 мм, я=0,20, ^ = 29400 км2. Коэф-фициент Ко получен по интерполяции между его значениями на вышележащем- и нижележащем постах.

Максимальный расход для собственно р. Тургай (без проток) также вычислен по редукционной формуле, но при hi о/о = 38,3 мм и F = 25 500 км2. Для остальных рукавов р. Тургай и отсеков поймы максимальные расходы вычислялись по формуле Шези—Павлов-ского.

Уровень воды, соответствующий максимальному расходу обес-печенностью 1 %, для собственно р. Тургай и прилегающей лево-бережной поймы в створе трассы определен по кривой Q — f(H), •большая часть которой освещена измерениями, в связи с чем его значение является достаточно надежным. Для остальных русел и отсеков поймы уровни в этом створе определены приближенно на основании использования топографических карт, нивели-рований створа трассы и следов НУВВ у правого склона долины, а также съемки Бестамакского лимана по пяти про-филям.

Для получения отметок максимального уровня на пойменных участках поперечников, расположенных выше и ниже трассы ка-нала, вначале определялись продольные уклоны дна на основных путях стока на пойме, а по ним — превышения между поперечни-ками по каждому потоку. Последние-суммировались с отметками максимального уровня соответствующего потока в створе трассы канала и увязывались с имеющимися топографическими картами, данными нивелирования и аэрофотосъемками. Для русловых участков наивысшие уровни определялись с учетом продольных профилей дна русла, уклонов водной поверхности в межень и бе-реговых бровок.

При расчете максимальных расходов воды по формуле Шези—Павловского обратные значения коэффициента шерохова-тости принимались равными 12,5—30, для пойм 7,5—17,5. Уклоны определялись по продольным профилям водной поверхности, от-

1 2 0

метки которой на поперечных профилях получены указанным; выше способом.

Распределение стока по основным руслам и пойме долины р. Тургай в различных частях участка III неодинаково (табл.9). На поперечниках 1 к 4 суммарный максимальный расход воды; по трем основным руслам составляет 64—61 % общего макси-мума по долине, а на поперечнике 5 — 90%. Расход воды на. пойме при этом уменьшается с 36 до 5 %. Указанное перераспре-деление обусловлено изменением по участку характера перетека-ния водных масс из одного русла в другое, из русел на пойму и наоборот. Так, в верхней части участка, где отметки дна русел рек Кабырги и Табылды выше, чем у р. Тургай, при выходе воды из берегов происходит отток воды из первых двух рек в главную-(например, из р. Кабырги по р. Телькаре). Однако на реках То-канай и Табылды это явление выражено значительно слабее, чем на р. Кабырге, поскольку их сток невелик; кроме того, отток из них'наблюдается лишь в начальный период затопления прилегаю-щей поймы, когда в этот район еще не поступили основные массы воды с верховий р. Тургай. При прохождении же по главной реке максимального стока отток происходит из нее в главные протоки. В соответствии с этим максимальные расходы рек Токанай и Та-былды вниз по участку увеличиваются от 100 до 350 м3/с.

На р. Кабырге максимальный сток вниз по участку в целом: уменьшается, хотя от поперечника 4 к поперечнику 5 происходит его некоторое возрастание. Уменьшение расходов между попереч-никами 1 и 4 составляет около 45 %.

В нижней части участка высотное положение русел рек Та-былды, Тургай и Кабырги выравнивается. Русло р. Тургай ста-новится шире, глубже, уклон увеличивается, вследствие чего ста-новится больше его пропускная способность. В связи с этим мак-симальный расход в русле возрастает с 905 м3/с на поперечнике I до 1240 м3/с на поперечнике 5, а расход на пойме уменьшается с 820 до 105 м3/с.

В 20—30 км ниже участка III пропускная способность русла р. Тургай снова уменьшается.

Выше поперечника 4 на участке появляется еще одна река — Аралбай, которая в последние годы благодаря возведенным дам-бам разработала дополнительное новое русло, заканчивающееся в оз. Сор. Максимальный сток по руслам этой реки составляет в створе поперечника 4 185 м3/с, или 8 % суммарного максимума системы р. Тургай.

Распределение максимального стока по всем фрагментам по-перечника 4, а .также соответствующие ему основные характери-стики водных сечений приводятся в табл. 10.

Заканчивая на этом рассмотрение весенних разливов в Тур-гай-Убаганской ложбине, следует еще раз отметить, что получен-ные в настоящей работе значения их характеристик не являются единственно возможными, хотя и представляются наиболее ве-эоятными. Изменение их значений в годы одной и той же вод-

1 2 1

Таблица 10

Основные параметры живых сечений весенних разливов в долине р. Тургай на участке III при наивысшем уровне воды, рассчитанном для весеннего стока

обеспеченностью 1 %

№ фраг-CJ « О.

QJ О о и о

S

X о ч к

w о я Q< К g мента 3 от" ёз к ю О Н попереч-

ного про- Участок профиля M Е Л А ч S

о га ч £2 3 х О Л — а; — ев S S филя 4 на я ч а Л % ч « « Л ч х Я н g S U рис. 6 К о CJ 03 к

О, К В П

ло

ще

чени

я, X н и

о . и

о ч о a , g

c s -

ff-e-o g-e-S ^ f f l a £ ° ° CQ a *

1 Ложбина 70 930 465 0,49 0,31- 15 2 Русло р. Аралбай 115 325 357 1,10 0,29 17,5 3 Русло р. Кабырги ' 275 100 301 3,01 0,27 25 4 Пойма 17 350 140 0,40 0,28 15 6 Русло р. Телькары (учи-

тывает сток в фрагмен-те 5)

125 75 205 2,73 0,34 15

7а, 76 Пойма р. Тургай 477 840 1270 1,51 0,32 15 8 Русло р. Тургай 875 551 1220 2,21 0,32 20 9 Левобережная пойма

р. Табылды 56 45 94 2,10 0,36 17,5

10 Русло р. Табылды 220 250 685 2,74* 0,13 12,5 11 Пойма на правом берегу

р. Табылды 19 50 45 0,90 0,67 17,5

12 То же 12 1000 181 0,18 0,29 15 13 >> 2 25 10 0,40 0,67 15

ности может происходить под влиянием изменения основных определяющих факторов. В частности, видимо, заметное влияние на характер движения воды на обширных мелководьях может оказывать ветер. Как известно, в рассматриваемом районе он мо-жет сохранять большую силу и устойчивое направление в течение нескольких суток.

Дальнейшие исследования должны быть направлены на уточ-нение составляющих водного баланса разливов, на получение их характеристик для многоводных лет других обеспеченностей.

О. Б, Воскресенский

ВНУТРИСЕЗОННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОКОВОГО ПРИТОКА ВОДЫ К МАГИСТРАЛЬНЫМ

КАНАЛАМ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ

Одно из возможных решений в общем методическом подходе-к оценке бокового притока поверхностных вод к магистральным каналам большой протяженности изложено в работе [1]. Настоя-щая статья посвящена результатам последующих исследований, этого вопроса.

Как указывалось в работе [1], суммарная боковая приточ-ность поверхностных вод к трассе какого-либо канала может быть вычислена за различные интервалы времени, в том числе и за. сутки, т. е. может быть получен гидрограф бокового притока. По-следний может быть построен за конкретный или расчетный год,, если известен, во-первых, ход стока каждого водотока, пересека-емого трассой канала, в этом году. Однако таких данных прак-тически нет, поскольку наблюдения за стоком ведутся лишь на небольшом числе водотоков, да и то редко в створах пересечения их трассой канала. В связи с этим гидрографы конкретных водо-токов можно получить только расчетным путем и лишь для ве-сеннего и паводочны.х периодов многоводных лет, для которых методика вычислений достаточно отработана. Во-вторых, для по-лучения суммарного гидрографа притока воды к трассе канала необходимо знать сдвижку вдоль трассы дат начала половодья ш дождевых паводков от какого-то начального момента вре-мени, поскольку сроки начала стока по территории меняются. Эта характеристика устанавливается путем анализа соответствующих материалов в пунктах наблюдений.

Расчеты гидрографов водотоков, суммарных гидрографов с участкам трассы и к трассе в целом трудоемки, поэтому они (.олжны выполняться на электронных моделирующих машинах.

Вычисления суммарных гидрографов бокового притока за ве-енний период были произведены для трассы канала Иртыш — Средняя Азия за несколько' многоводных лет, для которых тем ли иным способом оценены числовое значение и обеспеченность есеннего стока в опорных пунктах наблюдений или для которых

3149

обеспеченность стока всех пересекаемых водотоков принята оди-наковой: 1, 25 и 50 %.

Для многоводных вёсен 1946—1948, 1970 и 1971 гг. первона-чально были рассчитаны гидрографы для каждого из почти 290 водотоков, пересекаемых трассой канала, относительно ство-ров пересечения. Как известно, в рассматриваемых районах гид-рографы за такие вёсны хорошо описываются уравнением Г. А. Алексеева

(1-х)2 —а

у = Ю - , (1)

где у=-~ ординаты расчетного гидрографа Qi, выраженные QP

в долях среднего суточного максимального расхода воды задан-

ной вероятности превышения Q„; х = абсциссы расчетного tn

гидрографа, выраженные в долях условной продолжительности подъема половодья ta; а — параметр, зависящий от коэффициента формы гидрографа X,

Задача вычисления гидрографов отдельных водотоков на ЭВМ сводилась к получению цифровых выражений хода стока по урав-нениям

Qi = yQP (2)

ti = xtn. (3) Относительные координаты гидрографов х и у определяются,

как известно, по таблице в зависимости от коэффициента несим-метричности гидрографа Ks [2]. Для их получения необходимо также знать условную продолжительность подъема половодья tn (сут), которая находилась по выражению

0,0116ЛЛ„ *п = - д — ( 4 ) qp

здесь hp — слой стока за половодье; qp — модуль среднего су-точного максимального расхода. Для неизученных водотоков па-раметры %, hp и qv подлежат определению. Эти параметры, а также средний суточный максимальный расход Qp использова-лись в качестве исходных данных для расчета. Для удобства дан-ные сводились в таблицу, в которой водотоки располагались в по-рядке пересечения их трассой канала с юга на север.

Коэффициент формы гидрографа К определяется по указанной выше таблице в зависимости от коэффициента Ks- Последний был вычислен как отношение слоя стока до пика половодья hu ко всему слою весеннего стока h в многоводные годы для всехпунк-

1 2 4

тов гидрологических наблюдений, расположенных в районе трассы. Его значения оказалось возможным районировать: по уча-сткам трассы они изменяются от 0,18 для водотоков бассейна р. Ашлык до 0,30—0,34 для большинства остальных районов (табл. 1). Для р. Емуртлы /Cs=0,12. Границы выделенных уча-стков совпадают с водоразделами бассейнов или границами фи-зико-географических зон. Водотоки каждого участка имеют свои особенности. Например, к начальному участку трассы (от 0. до 130 км) относятся водотоки бассейна р. Ашлык, ориентированные на юго-восток и имеющие большую заболоченность и озерность водосборов, а к следующему участку — водотоки, текущие на се-веро-запад и имеющие меньшее число озер и болот на водосборе. При переходе с участка на участок значения К$ не интерполиро-вались, поскольку смена физико-географических условий, опреде-ляющих то или иное значение Ks, происходит, как правило, до-статочно резко.

Таблица 1

Средние значения коэффициента несимметричности гидрографов водотоков К« в многоводные годы для участков трассы канала Иртыш—Средняя Азия

Расстояние от начала трассы, км 0 - 1 3 0 1 3 1 - 3 4 0 3 4 1 - 5 3 0 531—765 Ks- - • • 0 ,18 0,26 0 ,34 0 ,30 Расстояние от начала трассы, км 7 6 6 - 8 3 0 8 3 1 - 9 2 5 9 2 6 - 1 0 4 0 1041—1390 K s - - • • 0 ,33 0,23 0,33 0 ,23

Районирование значений Ks было необходимо, поскольку по-добрать аналог для каждого пересекаемого трассой водотока в условиях малой гидрологической изученности территории и мно-жества пересекаемых водотоков невозможно.

Значения qp, hp и Qp для пересекаемых трассой канала не-изученных водотоков определялись по рекомендациям, уточнен-ным ГГИ для района трассы, и за рассматриваемый год брались той обеспеченности, которая соответствовала данной точке трассы на графике изменения вдоль нее обеспеченности весеннего стока (по данным в опорных пунктах). При этом малые и большие обеспеченности (1, 2, 3, 5, 95, 97, 99 %), а также 25 и 75% при-нимались без изменения, а остальные округлялись до ближай-. шего значения обеспеченности, кратного 5 или 10. Например, 6 % округлялось до 5 %, 36 % — до 40 %.

Слои половодья различной обеспеченности были вычислены для каждого водотока заранее, и значение hv нужной обеспечен-ности выбиралось из готовой таблицы.

Для получения суммарного гидрографа бокового притока к от-дельным участкам и ко всей трассе требовалось сложить орди-наты гидрографов всех пересекаемых водотоков через определен-ные интервалы времени, например через 1, 2, 3 сут и т. д. В связи

125

Q.m3/C Z400

2000

1600

1200-

c преобладанием малых водотоков суммирование произведено че-рез половину суток.

Суммирование ординат гидрографов необходимо было произ-водить со сдвижкой дат начала половодья по трассе канала в на-правлении с юга на север, поскольку снеготаяние и сток рек, а следовательно, и боковой приток к трассе начинаются на юге

раньше, чем в районах, распо-ложенных севернее.

Для конкретных многовод-ных лет, для которых произво-дились вычисления гидрогра-фов, за дату начала суммиро-вания принимались фактиче-ские даты начала стока в в опорных пунктах наблюде-ний. Изменение дат начала половодья по трассе представ-лялось в виде, графика, на ко-тором по- оси ординат откла-дывались даты по данным в опорных пунктах, а по оси абсцисс — положение опорных пунктов на трассе (в километ-рах от ее начала). Положение гидрологических постов, нахо-дящихся в стороне от трассы, проектировалось на нее по широте. Если на каком-то участке трассы оказывалось несколько спроектированных постов, а следовательно, и дат, то проводилась средняя линия связи. Таким образом, между опорными пунктами производилась интерполяция дат.

Полученные указанным способом суммарные гидро-

графы бокового притока за пять рассмотренных конкретных мно-говодных лет характеризуются параметрами, приведенными на рисунке и в табл. 2. Объем притока к трассе изменяется от 1,58 до 2,38 км3, его обеспеченность — от 12 до 4 % . Гидрографы имеют обычно вид мощной волны с двумя пиками, которые могут быть выражены слабо или весьма резко. Наличие двух пиков обусловлено заметным (в среднем на полмесяца) расхождением дат прохождения интенсивного стока на южном и северном уча-стках трассы. Иногда наблюдается дополнительный невысокий максимум в средней части общей волны. В отдельные годы (1947) гидрограф имеет стройную одновершинную форму.

800

400

Гидрографы бокового притока к трассе канала Иртыш —• Средняя Азия за весен-ние периоды многоводных лет и года

средней водности. Обеспеченность бокового притока к трассе: 1 — 0,3%, 2 — 4% (1948 г.), 3 — около 25%, 4 —

близкая к 50 %.

126

в а-з Л§ а

К К S cf аз о. О

а 3 S-о. S га ч га s га а 0) о О ж а. s- н м <и ч га м о н К

X 3 a «

п. о в п о о о и

и о И Е о м 3 о st VO о S о а U <и о с £ о. а> га Я Е Е >»

Я в О) о и са и о га -в" т га а, U о а. « s и s » S f-О s а. о S" и •га •о. га X <ц '3 X CQ О £ о О

5 3 i gs •L'H'S

вяии ojodoxsr

ВНИИ ojoadau

д н ^ S Й cj д я Е nj „ s s g Л ЕЯ *

ЕЯШ1 ojodoia off

вяии OJoadau off

яояии OlfOHh

вмии oaodoxa oir

ВНИИ ojoadsu off

BffBUO охоняизнэх -ни вйноя off

о СМ о о о со

о о оо см t—i о о о .-< оз со см

о о см ОО т-4 О см о СП

о о Ю со 1--О О со о см см о ь. ** см

ю см

О СО 'СМ ю см оо со см ю СМ 1-1 —1 14 о со СО

о со

см см см

Ю

rh СМ со со Ю

о

BBfiipO

BffBUO охонаионэхни виноя

BMOXHdll впноя

EMO.LHdu BlfEhEH

% 'ijaxooHiBodaa BHHSireffadu -OBd (joendM HOHDOhHdHUKe ОП ЕЯОХибц ЧХЭ0ННЭЬЭПЭЭ90

swh 'ffondan циннэзэя ве вяохийи wa -go

> > > > > > > > о о

> > > > со см > Й см ^

> >

см о оо оо 00 СО СО to со см см см >-1

о см ю

со СП о аз •ф о

я 01 со оо о 9" те 01 оз аз аз аз аз Я 1—( о 41

О О

01 U СО ЛЗ О <и л и с а о 01 Е-X га О m s d . О 0) О г а и я 127

Даты начала поступления воды к трассе различаются незна-чительно и приходятся на 22—31 марта, даты окончания растя-гиваются от середины июня до начала августа за счет зарегули-. рованного озером стока р. Убаган. Общая продолжительность бокового притока воды к трассе достигает в результате 3—5 меся-цев. Для лет с водностью, близкой к средней или выше нее, общая продолжительность возрастает с уменьшением водности года: для исследованных лет с обеспеченностью притока 0,3—6 % она составляет 88—99 сут, с обеспеченностью 11—25% 100—127 сут, с обеспеченностью около 55 % — 1 4 8 сут. Эту закономерность можно объяснить тем, что в годы с меньшей водностью при за-тяжной весне обычно больше разница в сроках начала поло-водья на южном и северном участках трассы.

Для лет с небольшой водностью продолжительность бокового притока должна, видимо, уменьшаться за счет сокращения срока прохождения половодья на реках.

Конец интенсивного спада бокового поступления воды отме-чается в конце апреля — середине мая и заканчивается через 39— 47 сут после начала стока."

Продолжительность подъема гидрографа до первого пика — от 4 до 6 сут, средняя суточная интенсивность нарастания при-тока— 125—280 м3/;С. Даты первого и второго пиков с точностью до 1 сут совпадают с максимумами соответственно на 6-м и 1-м участках трассы [1], где формируется основной боковой приток. Расхождение между датами наступления пиков равно 10— 17 сут.

Наибольшие расходы первой волны составляют 750—1120 м3/с, второй— 1020—1300 м/с. В 1946, 1948 и 1971 гг. максимум пер-вой волны на 69—98 % был обусловлен стоком рек 6-го, самого южного, участка трассы и в меньшей степени, до 31 % —5-го уча-стка. Максимум второй волны на 59—78 % формируется стоком с самого северного, 1-го участка, на 12—17%— стоком со 2-го участка, а в наиболее многоводные годы — также стоком с 6-го участка (до 22 %). Вклад остальных участков в формирование стока сравнительно невелик вследствие малого числа и небольших размеров пересекаемых здесь водотоков.

Возможно и иное соотношение степени участия притока с уча-стков в формировании максимума поступления воды к трассе. Так, первый пик в 1970 г. был обусловлен стоком рек южного, 6-го участка лишь на 28 %, основной же сток (66 %) дал 2-й уча-сток. Второй пик, как и в другие годы, сформировался главным образом (на 8 6 % ) под влиянием притока с 1-го участка, по 6 % дали 2-й и 6-й-

Гидрограф притока за 1947 г., как указывалось выше, имеет вид одновершинной волны, что объясняется всего 8-дневной раз-ницей наступления наибольшего притока на южном и северном участках трассы. При наименьшей общей продолжительности притока к трассе (88 сут) и приблизительно том же, что и в 1946 и 1948 гг., его объеме (2300 млн. м3) сформировался средний

128

суточный максимум, равный 2080 м3/с. Это в 1,6—2,0 раза больше, чем в другие рассмотренные годы. Продолжительность подъема волны составила 12 сут, интенсивность нарастания притока оста-лась в прежних пределах. Максимальный расход сформировался в основном за счет притока воды с 1-го (68%) и 2-го участков ( 2 7 % ) .

Расчет суммарных гидрографов бокового притока за годы, для которых обеспеченность стока всех пересекаемых трассой водо-токов принята (для данного года) одинаковой, выполнен анало-гичным способом. При этом оказалось, что объемы гидрографов, сформированных стоком водотоков обеспеченностью только 25 или только 50%, близки к объемам бокового притока той же обеспеченности, определенным по кривой распределения вероят-ностей: соответственно 1,10 и 1,07, 0,55 и 0,50 км3. Объем же гид-рографа, сформированного стоком водотоков обеспеченностью только 1 %, превышает 1 %-ный объем бокового притока на 28% (4,49 км3 против 3,50 км3) и имеет обеспеченность 0,3 % • Указан-ное обстоятельство объясняется тем, что если колебания обеспе-ченности стока водотоков по длине трассы около 25 или 50 % оказываются достаточно реальными, то прохождение на всех во-дотоках стока обеспеченностью 1 % значительно менее вероятно.

Время начала бокового притока и сдвижка этой даты по длине трассы для года с обеспеченностью стока водотоков 1 % приняты средними из четырех многоводных лет (1946—1948 и 1971), для года с обеспеченностью стока 25 % — средними за близкие по вод-ности 1957, 1959, 1964 и 1971 гг., для года с обеспеченностью 50 % —средними за 1956 и 1959 гг.

Вычисленные гидрографы характеризуются следующими пара-метрами. В год с обеспеченностью притока 0,3 % гидрограф имеет вид волны с двумя пиками (см. рисунок): второй, наибольший из них, равен 2610 м3/с. Остальные характеристики гидрографа близки к таковым в рассмотренные многоводные годы (табл. 2), за исключением средней суточной интенсивности нарастания рас-хода воды, которая составила для первого пика 330 м3/с, для вто-рого — 258 м3/с.

В год с обеспеченностью притока около 25 % общая его про-должительность на 25 сут (27 %) больше, чем в год с обеспечен-ностью притока 0,3 %, а продолжительность интенсивного поступ-ления сокращается до 34 сут ( 1 7 % ) . Значительно уменьшается средняя суточная интенсивность притока до максимума — 61 м3/с, а наибольший средний суточный расход уменьшается до 790 м3/с.

В год с обеспеченностью притока, близкой к 50%, объем бо-кового поступления воды не превышает 0,5 км3, гидрограф имеет вид одновершинной волны с максимумом 423 м3/с. Подъем длится всего 7 сут со средней интенсивностью 60 м3/сут, спад — более 140 сут. В формировании максимума приблизительно равное уча-стие (39 и 36%) принимают 1-й и 6-й участки, в три раза мень-шее (12 и 13 %) —5-й и 2-й участки.

9 Заказ № 454 1 2 9

Дальнейшие исследования суммарного бокового притока воды к трассам каналов большой протяженности должны быть направ-лены на усовершенствование методики, применение ее к расче-там притока дождевых вод, вычислению притока за весенние пе-риоды маловодных лет.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

у 1. О ц е н к а бокового притока воды и поступления наносов в магистраль-ные каналы большой протяженности.— В кн.: Межзональное перераспределение водных ресурсов. Л., 1980, с. 279—291.

2. Р у к о в о д с т в о по определению расчетных гидрологических характери-стик.— Л.: Гидрометеоиздат, 1973.— 112 с.

P. E. Нежиховский, Г. В. Ардашева, Г. Г. Богданова

ИЗМЕНЕНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА РЕК И ОЗЕР БАССЕЙНА ОНЕГИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА

ПЕРВОЙ ОЧЕРЕДИ ПЕРЕБРОСОК СТОКА

Переброски стока первой очереди из бассейна р. Онеги в бас-сейн р. Волги в размере 1,8 км3/год предполагаются по трассе: оз. Лача — р. Свидь — оз. Воже — р. Вондонга — водораздельный канал — р. Ухтомица— р. Уфтюга — оз. Кубенское (рис. 1). В оз. Кубенское будет поступать также вода, перекачиваемая из р. Сухоны (от д. Камчуга), а возможно, и р. Малой Северной Д в и н ы (от г. Котласа) . Далее из оз. Кубенского вода будет на-правляться в р. Шексну (приток Рыбинского водохранилища) по трассе ныне действующего Северо-Двинского канала. Участок трассы между озерами Воже и Кубенское принято назыйать Воже-Кубенским каналом.

Д л я реализации намечаемых мероприятий предусматривается: — строительство Каргопольского гидроузла в истоке р.Онеги

для регулирования стока воды из Лача и уровня самого озера; — сооружение Свидьского гидроузла на р. Свидь у с. Горки

для регулирования стока воды из оз. Воже и уровня самого озера; — расширение и углубление русел рек Вондонги и Ухтомицы; — возведение напорного гидроузла на р. Ухтомице при ее

впадении в оз. Кубенское для выработки электроэнергии. Отъемы части стока будут сопровождаться регулированием

водного режима озер Лача и Воже, а также р. Онеги. При этом переброски по Воже-Кубенскому каналу будут осуществлять почти всецело за счет естественного притока воды в оз. Воже. Сток же вниз по р. Свидь через Свидьский гидроузел, равно как и пере-качка вверх, будет невелик. Так, в среднем сток вниз через гид-: роузел составит 0,43 км3/год, а перекачка вверх — 0,28 км3/год (соответственно 24 и 15 % годового притока в оз. Воже).

Координаты кривых обеспеченности годовых объемов воды, проходящих через Свидьский гидроузел, таковы:

Обеспеченность, % 5 50 95 Вверх, км3/год 0,74 0,34 0 ,23 Вниз, кмз/год 1,26 0,33 0,26

9 * 1 3 1

Иными словами, в проектных условиях приток воды в оз. Воже аккумулируется в основном в самом озере и идет на переброску, а приток воды в оз. Лача используется для управления уровнем самого озера и подпитывания верхнего участка р. Онеги.

Соотношение объемов переброски и объемов притока в озера Лача и Воже, с одной стороны, и емкости упомянутых озер — с другой, таково,- что возможно лишь сезонное регулирование стока. Проектный режим уровней, озер выбран так, чтобы:

— не превышать наблюденные в естественных условиях мак-симальные годовые уровни;

— по возможности сокращать длительность стояния высоких уровней;

— обеспечить следующий гарантированный санитарный и ры-бохозяйственный попуск в истоке р. Онеги близ г. Каргополя:

Месяцы Г — IГI IV V - V I VII V I I I - I X X XI Х П Расходы воды,

м3/с 15 20 100 80 50 40 30 20

— понизить летний меженный уровень оз. Лача на 0,2—0,5 м; — осуществлять ежегодную предполоводную сработку

оз. Воже до отметки 120,5 м БС, а оз. Лача — до отметки 117,0 м БС.

Правила регулирования должны также сообразовываться с принятой пропускной способностью Воже-Кубенского канала (150 м3/с) и мощностью насосов'Свидьского гидроузла (50 м3/с). Поэтому весной с достижением на оз. Воже уровня 122,2 м БС весь избыточный приток, сверх 150 м3/с, сбрасывается через р. Свидь в оз. Лача. Сброс воды из оз. Воже в оз. Лача осуще-ствляется также в очень маловодные годы для обеспечения требу-емого санитарного и рыбохозяйственного попуска вниз по р. Онеге. Аналогичным образом приток в оз. Лача в весенний период идет, на наполнение озера и питание р. Онеги. Если после достижения отметки 119,00 м БС приток в озеро превысит потребный по-пуск в р. Онегу, то вода будет перекачиваться в оз. Воже, а также сбрасываться вниз через Каргопольский гидроузел для уменьше-ния длительности стояния высокого уровня озера.

Описанной схемой регулирования стока учитываются, хотя и не полностью, интересы сельского хозяйства. Уменьшение дли-тельности стояния высоких уровней на озерах Воже и Лача, а также понижение их меженных уровней будет способствовать дренированию сильно заболоченной прибрежной территории. Вообще для сельского хозяйства и рыболовства наиболее благо-приятен следующий внутригодовой ход уровней упомянутых озер:

— ежегодное наполнение озера в весенний период до одной и той же максимальной отметки обеспеченностью 40 % (т. е. 122,2 м БС на оз. Воже и 118,7 м БС на оз. Лача) ;

— сохранение этой' отметки неизменной в продолжение 10— 15 сут;

1 3 2

* Кар гополь с кий

—сравнительно быстрый спад уровня в течение 1,0— 1,5 месяца, до низкого ме-женного уровня, также оди-накового от года к году (120,5 м БС на оз. Воже и 117, м БС на оз. Лача)

Рассмотрим далее, как изменится водный режим рек и озер бассейна р. Онеги при намеченных отъемах стока и принятой схеме регулирования.

Судя по графикам связи1

максимальных годовых уровней воды в естествен-ных и проектных условиях, можно заключить, что в бу-дущем, с реализацией наме-ченных мероприятий, весной оз. Воже будет наполняться до более низкой отметки, чем в настоящее время (при-мерно на 0,2 м). Максималь-ные же уровни оз. Лача практически не изменятся. Впрочем, в годы с высоким весенним половодьем, если с экономической точки зре-ния это будет признано целесообразным, можно резко увеличить сброс через Каргопольский гидроузел и тем самым уменьшить размеры затоплений на побережье оз. Лача.

Ежегодный уровень предполоводной сработки оз. Воже принят равным 120,5 м БС, тогда как наб-люденный минимальный годовой уровень 120,4—120,£ ветственно на оз. Лача 117,0 и 117,2—117,5 м БС.

Продолжительность стояния высоких уровней на озерах Воже и Лача характеризуется данными табл. 1, из которой видно, что на оз. Воже в многоводные годы ( # М а к с = 122,7ч-122,4 мБС) дли-тельность стояния высокого уровня не изменится. В средние и ма-ловодные годы (//макс = 122,4ч-121,8 м БС) повторяемость лет

•Кубенскии кан.

/ / ~ —омицкий Г У

Кирилловен** ГУ.

Рис. 1. Схематический план трассы пере-броски стока из бассейна р. Онеги от

г. Каргополя.

м БС, соот-

Здесь не приводятся.

1 3 3

с коротким периодом стояния высокого уровня также не изме-нится, а с большой продолжительностью стояния заметно умень-шится. Сходное положение на оз. Лача. Если, кроме того, на оз. Лача рассматривать низкий уровень, близкий к меженному, то, например, продолжительность стояния уровня # > 1 1 7 , 5 м Б С в средний по водности год оказывается такой, как показано в табл. 2.

Таблица 1

Обеспеченность продолжительности стояния высоких уровней воды озер Воже и Лача в естественных и проектных условиях (%)

А н « о и о

Продолжительность стояния уровня, сут

Уро

вень

,м

БС

Обе

спеч

ен!

по к

риво

й Р(Я

мак

с)

Условия

5 10 20 30 50 80 120

оз. Воже 122,7 10 Естественные 16 14- 10 6 0 0 0

122,4 Проектные 16 14 10 0 0 0 0

122,4 25 Естественные 28 24 20 15 8 0 0

122,1 Проектные 28 24 15 11 5 0 . 0

122,1 50 Естественные 44 4 0 ' 35 30 17 2 0

121,8 Проектные 44 40 30 20 8 0 0

121,8 75 Естественные 67 63 55 50 38 20 0 Проектные 67 63 55 50 18 1 0

оз. Лача

119,3 10 Естественные 15 11 5 3 0 0 0 119,3 Проектные 15 11 10 5 0 0 0

118,9 25 Естественные 35 28 21 12 2 0 0 118,9 Проектные 43 37 28 16 2 0 0

118,6 50 Естественные • 52 49 36 26 10 0 0 118,6 Проектные 52 49 45 35 18 0 0

118,4 75 Естественные 69 64 57 47 30 0 0 118,4 Проектные 69 65 60 52 25 0 0

118,0 95 Естественные 97 96 95 92 62 33 15 118,0 Проектные 97 96 93 88 60 24 5

Таблица 2

Продолжительность стояния уровня оз. Лача выше: 117,5 м БС в средний по водности год (сут)

Период Естественные условия Проектные условия

Летний (V—X) 147 92 Зимний (XI—IV) 63 28 Год (I—XII) 210 120

134

Понижение меженного уровня, улучшит дренирование заболо-ченной прибрежной территории.

От года к гчоду изъятия стока не останутся постоянными: в мно-говодные годы они будут намного больше, чем в маловодные. Соответственно изменятся . и годовые объемы стока р. Онеги у д. Надпорожский Погост (в 16 км ниже истока), а именно:

Обеспеченность, % Естественные условия, км3/год . . . Проектные условия, км3/год . . . . Отъемы стока, км3/год

25 50 75 95^ 4 , 5 3 ,5 2 ,8 2 , 3 2 ,0 1,7 1 ,5 1,2 2 ,5 ' 1,8 1,3 1,1

По мере продвижения вниз по реке влияние намечаемых ме-роприятий на годовой сток уменьшится. Так, если в истоке реки годовой сток сократится на 50—55 %, то в устье — всего на 10— 1 2 % .

Намеченные переброски стока примерно так же отразятся на внутригодовом распределении стока р. Онеги. В виде иллюстра-ции на рис. 2 представлены гидрографы, которые построены по осредненным за многолетний период средним месячным расходам воды. Как видно, в истоке реки (Надпорожский Погост) в пе-риоды летней и зимней межени расходы воды уменьшатся в два-три раза, в весенний период — на 20—30 %, а в устье (Порог) — соответственно на 25—35 и 10—15 %.

Уменьшение стока р. Онеги вызовет понижение уровней. В нижней части реки уровень упадет всего на 10—15 см, более заметно это будет в верхней части реки, особенно в мае (35— 50 см).

Рассмотрим далее один из главных вопросов: как изменятся максимальные годовые расходы и уровни воды по длине р. Онеги. Соответствующая оценка выполнена путем сопоставления кривых обеспеченностей максимумов в естественных и проектных усло-виях по каждому пункту гидрометрических наблюдений в отдель-ности:

Площадь водосбора, км2 Расстояние от устья, км

Надпорожский Погост 12 800 400 Череповская 29 500 291 Змиево 40900 218 Порог 55 700 31

При этом максимальные расходы в проектных условиях уста-навливались тремя приемами:

1) от наблюденного максимального расхода отнималась раз-ность средних месячных расходов Q ест QnpoeKT у д. Надпорож-ский Погост за месяц, когда наблюдался максимум;

2) из наблюденного максимального расхода вычиталась раз-ность средних суточных расходов Q ест QnpoeKT у д. Надпорож-ский. Погост со смещением назад на время добегания (до д. Че-реповской 2 сут, до с. Змиево 3 сут, до д. Порог 6 сут). Сами

135

ежедневные расходы находились по сглаженному гидрографу сред-них декадных расходов;

3) по ежедневным расходам у д. Надпорожский Погост нахо-дился разностный гидрограф AQ(t ) — QecT ( t )—QnpoeKT ( 0 j КОТОрЫИ затем трансформировался по кривой добегания в нижерасполо-женный створ. Из наблюденного же гидрографа Q e c т(0 в ниж-

Qm!/C

Рис. 2. Колебание средних месячных расходов воды р. Онеги в естественных (]) и проектных (2)' условиях (средние многолетние значения, 1948-49—

1966-67 гг.). а — Надпорожский Погост, б —• Порог.

нем створе вычитался пересчитанный на этот створ разностный гидрограф AQ( t ) .

Первый прием использован Ленгидропроектом, второй и тре-тий приемы :—ГГИ. Результаты получились близкими, и во избе-жание разнобоя приняты результаты Ленгидропроекта (табл. 3).

Как видно из данных табл. 3, в маловодные и средние по вод-ности годы в истоке реки максимальные расходы уменьшаются на 30—50 %, а в устье — на 10—15%. В многоводные годы мак-симальные расходы практически не меняются. Соответствующим образом ведут себя и максимальные уровни. В годы со средним

136

и низким весенним половодьем они понижаются на 30—50 см вблизи г. Каргополя и д. Надпорожский Погост и на 10—15 см вблизи д. Порог. В целом максимум половодья по р. Онеге ме-няется сравнительно мало. Причина в том, что пик половодья в среднем и нижнем течении р. Онеги наступает, как правило, раньше, чем в истоке, где сказывается эффект озерного регули-рования. Сток в истоке реки в малой мере участвует в формиро-вании максимума. Добавим к отмеченному, что долина р. Онеги каньонообразная: река почти не имеет поймы. Так, ширина реки при максимальном годовом уровне 1 %-ной обеспеченности больше ширины в межень всего на 30—50 м, или в 1,2—1,3 раза. Ожида-емое незначительное понижение максимума половодья почти не скажется на режиме затопления приречных лугов и пастбищ.

Таблица 3

Максимальные годовые расходы и уровни воды р. Онеги в естественных и проектных условиях

Пункт Условия Обеспеченность, %

Пункт Условия 1 25 50 75 95

Надпорожский Погост

Череповская

Змиево

Порог

Максимальные годовые расходы воды, м3/с Естественные Проектные Естественные Проектные Естественные Проектные Естественные Проектные

646 420 342 278 197 646 320 242 178 100

2710 1760 1440 1170 842 2710 1660 1340 1070 742 4100 2620 2140 1720 1220 4100 2520 2040 1620 1120 5620 3600 2940 2360 1680 5620 3500 2840 2260 1580

Надпорожский Погост

Череповская

Змиево

Порог

Максимальные годовые уровни воды, м БС Естественные Проектные Естественные Проектные Естественные Проектные Естественные Проектные

119,17 118,50 118,25 118,00 117,70 119,17 118,20 117,90 117,60 117,20 77,20 75,34 74,50 73,85 72,91 77,20 75,10 74,25 73,55 72,50 61,44 62,22 61,40 60,50 59,34 64,44 62,05 61,20 60,30 59,10 15,47 14,15 13,66 13,15 12,47 15,47 14,10 13,58 13,05 12,35

В экологическом отношении особый интерес представляет во-прос об изменении минимального стока, в первую очередь мини-мальных средних месячных расходов, которые нормируются пра-вилами охраны природы. Результаты статистической обработки материалов водохозяйственных расчетов представлены в табл. 4. Минимальные в году средние месячные расходы 95%-ной обес-печенности уменьшаются всего на 10—20%, а 50%-ной обеспе-ченности — на 30—50 %. В период, свободный ото льда, минималь-

137

ные средние месячные расходы заметно уменьшаются лишь в са-мом истоке.

Таблица 4

Минимальные средние месячные расходы воды различной обеспеченности в естественных и проектных условиях (м3/с)

Водный объект—пункт Условия Период

наблюдений, годы

Обеспеченность,

50 95

V - X I XII— IV V - X I XII —IV

20,5 12,5 6 ,5 . 4 , 0 . 26,0 14,5 7 ,5 5 ,0 19,0 8 ,5 0 ,2 0,2

65,0 27,0 28,0 8 , 0 31,0 13,0 5 ,0 1,0 35,0 19,0 16,0 12,0 18,0 2 ,0 1,0 1,0 75,0 33,0 34,0 17,0 30,0 15,0 30,0 15,0

135 70,0 75,0 45,0 134 47,0 67,0 37,0 175 95,0 100 60,0 174 67,0 94,0 55,0 230 130 155 95 ,0 230 95,0 132 76,0

оз. Воже (приток)

оз. Лача' (приток без р. Свидь)

оз. Лача (приток с р. Свидь)

р. Свидь — Горки

р. Онега — д. Надпорож-ский Погост

р. Онега — д. Черепов-ская

р. Онега — с. Змиево

р. Онега — д. Порог

Естественные Проектные Естественные

Проектные Естественные Проектные Естественные Проектные Естественные Проектные Естественные Проектные Естественные Проектные

1946-1971 1946-1966 1946-1971

1914-1948-1946-1948-1914-1948-1914-1-94-8-1930-1948-1943-1948-

1971 •1971 1975 1966 1975

-1966 •1975 •1966 •1975 • 1966 •1975 •1966

Отъемы стока первой очереди из бассейна р. Онеги от г. Кар-гополя (1,8 км3/год) составляют незначительную долю годового стока р. Волги в устье (менее 1 %). Они не могут сыграть сколько-нибудь заметной роли в водном балансе Каспийского моря, а тем более всего южного региона страны. Поэтому реализация рас-сматриваемого проекта имеет практический смысл лишь в том случае, если он будет представлять собой начальный этап после-дующих крупномасштабных -мероприятий по территориальному перераспределению водных ресурсов. В этой связи отметим, что из всех рек севера Европейской территории СССР именно р. Онега более всего подходит как основной тракт переброски больших масс воды в южные засушливые районы страны. Для подобного утверждения есть ряд веских оснований, а именно:

— речная долина каньонообразная, река почти лишена поймы; — берега реки мало населены: потребность в воде для насе-

ленных пунктов и местной промышленности незначительная; — рыбохозяйственное значение реки невелико; — судоходство на реке местное, притом главным образом на

самом нижнем участке; — качество речной воды хорошее; — через водораздел в р. Онегу могут быть поданы воды

р. Водлы (с запада) и р. Северной Двины (с востока);

138

— в периоды, когда не будут производится переброски стока, стекаю'щая вода может быть использована для выработки элек-трической энергии на каскаде ГЭС и ГАЭС;

— Онежская губа Белого моря, куда впадает р. Онега, со временем может быть превращена в водохранилище глубокого многолетнего компенсированного регулирования стока рек Онеги, Нижнего Выга и Кеми, а затем Ковды и Северной Двины.

Последнее обстоятельство является самым важным. Затронутая проблема нуждается во всестороннем и глубоком

изучении специалистами различного профиля. С точки зрения гид-рологии суши к числу главных вопросов относятся:

— исследование карстовых явлений в долине р. Онеги; — разработка оптимальной схемы управления водными ре-

сурсами Европейской территории СССР с учетом асинхронности колебания Стока отдельных рек, потребности в воде в южных рай-онах страны, наконец, наличия' резервных емкостей в водохрани-лищах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Г и д р о б и о л о г и я озер Воже и Лача/Под ред. И. М. Распопова.— Л.: Наука, 1978,—278 с.

2. М е ж з о н а л ь н о е перераспределение водных ресурсов/Под ред. А. А. Соколова, И. А. Шикломанова.— Л.: Гидрометеоиздат, 198.0.— 375 с.

3. С б о р н и к нормативных актов по охране природы/Под ред. В. М. Бли-нова,—М.: Юридическая литература, 1978.— 582 с.

4. Т о р с у е в Н. П. Карст Онего-Северодвинского междуречья.— Казань: изд. Каз. гос. ун-т, 1964.— 100 с.

5. Ш и к л о м а н о в. И. А., Г е о р г и е в с к и й В. Ю. О перебросках стока, необходимых для стабилизации уровня Каспийского моря.— Труды ГГИ, 1978, вып. 255, с. 3—18.

М. А. Жукова, Г. И. Поликарпов

О ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ р. ШЕКСНЫ В СВЯЗИ С НАМЕЧАЕМЫМИ ПЕРЕБРОСКАМИ ЧАСТИ СТОКА

В планируемых мероприятиях по переброске стока северных рек в бассейн Каспийского моря особая роль отводится оз. Белому и р. Шексне. Через оз. Белое и р. Шексну будет пропускаться вода, перекачиваемая из Онежского озера. Кроме того, в р. Шексну по трассе Северо-Двинского канала будет подаваться сток рек Сухоны и Онеги, а возможно, и Северной Двины. Поэтому про-пускная способность р. Шексны должна быть увеличена в не-сколько раз.

• Река Шексна и оз. Белое в современном состоянии (с 1963 г.) представляют собой единое водохранилище хвостового типа с крайне незначительным падением (обычно 10—15 см). Площадь водного зеркала водохранилища при Н П У = 113,1 м БС составляет 1670 км2, полный объем 6,5 км3, полезный объем 2,0 км3.

По характеру пропускной способности р. Шексну от истока (д. Крохино) до ГЭС принято делить на две части — мелководную (д. Крохино — начало Сизьминского разлива, AL—60 км) и глубо-ководную (начало Сизьминского разлива — плотина ГЭС, A L = = 52 км). Средний годовой расход воды в истоке реки около 350 м3/с. Площадь частного бассейна между створами д. Крохино — ГЭС составляет 5440 км2, площадь бассейна в истоке 14 000 км2. После создания водохранилища исток реки находится в постоян-ном подпоре от плотины ГЭС. Кроме того, в весенний период наб-людается подпор от бокового притока в р. Шексну; при этом иногда отмечаются случаи обратных уклонов водной поверхности (вода течет из реки в озеро). В конечном итоге максимальные уровни оз. Белого повысились на 1,2—1,8 м (по сравнению с есте-ственными условиями). '

В соответствии с основными положениями правил использова-ния водных ресурсов Волго-Балтийского пути им. В. И. Ленина, максимальные расходы- воды обеспеченностью Р > 5 % должны проходить в истоке р. Шексны без превышения уровня оз. Белого 113,1 м БС и при отметке верхнего бьефа Шекснинской ГЭС 112,7 м БС. Лишь при расходах воды обеспеченностью Р ^ 5 %

140

уровень оз. Белого может повышаться до 113,45 м БС, а верхнего, бьефа ГЭС снижаться до отметки 111,8 м БС. С конца навигацион-ного периода предусматривается постепенная сработка водохрани-лища. К началу весеннего половодья следующего года устанав-ливается отметка оз. Белого 112,0—112,2 м БС.

Следует отметить, что при разработке вышеизложенных поло-жений пропускная способность р. Шексны была оценена недоста-точно обоснованно (завышена). В результате наблюдаемые в на-стоящее время максимальные уровни оз. Белого оказались более высокими. Так, в средние по водности годы максимальные уровни воды достигают отметки 113,3—113,5 м БС, а в многоводные — почти 114 м БС (весной 1966 г. 113,96 м БС) .

Достаточно полной характеристикой пропускной способности р. Шексны в истоке может служить многофункциональная зависи-мость вида

Q n p o x = / О^Бел . оз! ^ Г Э С ! <Збок), ( 1 )

где Q K P O X —расход воды у д. Крохино, ЯБ е л . 0з — уровень оз. Бе-лого, Ягэс —уровень воды на ГЭС, <2бок — боковой приток в р. Шексну на участке д. Крохино — плотина ГЭС.

Из-за отсутствия натурных измерений расход <2крох находился из уравнения водного баланса участка реки:

QKpox — Qrsc QeoK Ч- 86 4007" '

где АИ^речн — изменение объема воды в речной части водохрани-лища за расчетный интервал времени Т, Qrsc —расход воды че-рез плотину. ГЭС.

Изменение объема ДИ?речн определялось по кривой объемов W— = / ( # с р ) для речной части, где значение Я с р вычислялось как сред-ний арифметический уровень воды по трем водомерным постам у деревень Крохино, Иванов Бор и Речная Сосновка. Расходы Qeок вычислялись по среднему арифметическому модулю стока неболь-ших рек-аналогов — р. Ковжа — д. Шулепово ( / 7 к = 7 1 2 км2) , р. Андога — д. Пакино (FA=2030 км2) :

Q 6 o k - 4 ( t 7 + ^ ) A / 7 = 3 '82QK + 1,34Qa , (3)

'где Д.Р = 5 4 4 0 ' к м 2 — площадь частного бассейна р. Шексны от д. Крохино до ГЭС.

Вычисление расхода QKPOX ПО уравнению (2) производилось для трех характерных лет — многоводного 1966 г., среднего по вод-ности 1968г., маловодного 1973 г. Д л я периода весеннего половодья получены ежедневные расходы, а за остальную часть года — сред-ние пентадные. Гидрографы Q K P O X ( 0 за указанные годы представ-лены на рис. 1.

Результаты расчета Q K P O X П О балансовой схеме использовались для установления зависимости

Q K P O X — (^Крох! - ^ И В . Бор) ( 4 )

141

в случае отсутствия бокового притока. Эта зависимость, представ-ленная в виде абаки, показана на рис. 2.

Полученная зависимость существенно отличается от аналогич-ных зависимостей, содержащихся в материалах Управления Волго-Балтийского канала и Ленгидропроекта. Это указывает на непол-ноту имеющихся сведений о пропускной способности русла р. Шек-сны. По аналогичной причине в настоящее время затруднительно построение надежных зависимостей вида (1.) при различных значе-ниях расходов воды бокового притока.

Рис. 1. Гидрографы QKPOX за 1966 (1), 1968 (2) и 1973 (3) годы.

Важной особенностью пропускной способности р. Шексны яв-ляется то, что уровни воды на участке д. Крохино — устье Северо-двинского канала (0—50 км от истока) слабо реагируют на пони-жение уровня у плотины ГЭС, несмотря на то что названный уча-сток также находится в подпоре от плотины ГЭС. Отмеченный факт говорит о малой пропускной способности реки на верхнем участке и о достаточно большой пропускной способности на ниже-расположенном участке. Тем не менее среди мероприятий, необхо-димых для осуществления перебросок стока через р. Шексну, по-мимо больших объемов расчисток русла намечается значительное снижение НПУ верхнего бьефа Шекснинской ГЭС — до отметки 110,2 м БС.

Эффективность снижения НПУ верхнего бьефа Шекснинской ГЭС, а также возможность перебросок стока в объеме 15 км3/год из Онежского озера без расчисток русла р. Шексны были прове-рены путем расчета (в измененных условиях) хода уровня воды

142

Нкpox «БС №, 0 г

113,2 ~

111,4

200 400 600 Qкрох м/с

Рис. 2. Зависимость <2крох=/(#кро*; Я И в Б о р ) д л я Р- Щексны на участке д. Крохино — д. Иванов Бор.

У кривых уровни ВОДЫ Н J .

оз. Белого в период весеннего половодья 1966 г., отличающегося исключительно высокой водностью. Расчет производился по пяти-суточным интервалам времени на основании уравнения водного баланса

Q прит. Бел. оз 1 Фкрох, г + 9 к р о х , г + 5 , ( Г г + 5 - Г ; ) . 1 0 6

86400 . 5 (5)

где Qkpox — / ( - ^ е л . о3; -^ив.Бор)и = / ( / / Б е л . оз)-Средний за пяти-дневку расход С2прит. вел. оз. представляет собой сумму расхода при-тока в озеро в естественных условиях и расхода перебрасываемой воды. Решая уравнение (5) относительно QKPOX И W B E J I . 03 на ко-нец рассматриваемого интервала времени i + 5, получаем

QKPOX, I + 5 + 4 , 6 3 ^

2фПрит. Бел. 03 "Ь 4,63и/Бел .0М Q K p o x , i (6)

143

Для решения рассматриваемой задачи расходы Q K P O X были рас-считаны по частной зависимости вида (4), полученной исходя из следующих условий:

1) отметка верхнего бьефа Шекснинской ГЭС в течение всего времени постоянна и равна 110,2 м БС;

2) начальный уровень воды оз. Белого (на 31/III 1966 г.) равен 110,5 м БС, а уровень у д. Иванов Бор 110,4 м БС (в соответствии с характерным профилем водной поверхности речной части водо-хранилища в предвесенний период);

3) при высоком уровне воды оз. Белого падение на участке д. Крохино — д. Иванов Бор увеличивается и при отметке # к р 0 х = = 113,0 м БС составляет 1,0 м, что отвечает падениям, наблю-

даемым на этом участке при расходах воды, близких к макси-мальным;

4) боковой приток не оказывает подпорного влияния на речную часть водохранилища (р. Шексну) и оз. Белое.

Результаты расчета по уравнению (6) показаны на рис. 3. Видно, что если при заданных условиях по р., Шексне будут про-ходить только расходы воды, обусловленные естественным прито-ком в оз. Белое, то максимальный уровень озера (#крох~# Б е л . 0 3 ) составит 112,72 м БС (что более, чем на 1 м ниже наблюденного). Если же в заданных условиях осуществлять дополнительную по-дачу воды (по предусмотренной расчетами Гидропроекта схеме) с QMaitc = 750 м3/с, то уже к 15 мая уровень оз. Белого достигнет отметки 113,0 м БС, а к концу месяца превысит 114,2 м БС. Подоб-ное повышение уровня оз. Белого вызывает затопление и подтопле-ние прилегающих земель и является совершенно недопустимым, по-этому дальнейший расчет является нецелесообразным; кроме того, данных об объемах оз. Белого и расходах Q K P O X при более высоких уровнях не имеется.

Таким образом, проведенный расчет подтвердил, что без суще-ственных расчисток русла р. Шексны осуществление перебросок стока в намеченном объеме невозможно. Понятно, что мероприя-тия по расчистке русла и. полной перестройке Шекснинской ГЭС потребуют больших капиталовложений. В этой связи встает во-прос о максимально возможных объемах переброски стока в совре-менных условиях. Приближенный ответ на этот вопрос был полу-чен путем соответствующего балансового расчета, основанного на следующих положениях: '

1) в течение всего года в верхнем бьефе Шекснинской ГЭС под-держивается постоянная отметка, равная уровню мертвого объ-ема У М О = 111,8 м БС;

2) в навигационный период уровень оз. Белого стабилен и ра-вен 113,1 м БС;

3) в зимний период осуществляется снижение уровня до от-метки 112,7 м БС; Кшт—Ъ,7;

4) подпор от бокового притока не оказывает влияния на исток реки;

5) в период весеннего половодья резервная емкость оз. Белого

144 ' '

в диапазоне отметок 112,7—113,1 м БС используется для срезки" пика половодья.

При указанных исходных положениях в навигационный период Q K p o x = 3 6 0 м3/с, а расход переброски

Qnepe6p = = QKpox QnpHT. Бел. оз-

него половодья 1966 г. в проектных условиях без рас-чисток русла р. Шексны.

1 — <2прит. Бел. о3; 2, 3 — соответственно QKpox. # Б е л . оз-без перебросок стока; 4 — Оперебр' & ® — соответственно ^Крох> ^Бел. оз ПРИ переброске стока из Онежского озера

в объеме 15 км3/год.

Следовательно, расход переброски определяется расходом воды в истоке, полезным притоком в оз. Белое и зависит от пропускной способности русла р. Шексны. В естественных условиях переброска возможна лишь при Q N P H T . вел. оз < 3 6 0 м3/с. В весенний период избыток притока, сверх 360 м3/с, идет на заполнение резервной емкости озера в диапазоне отметок 112,7—113,1 м БС, что со-ставляет 0,49 км3. Такой емкости явно недостаточно для полной

10 Заказ № 454 145

срезки пика весеннего половодья, поскольку объем притока в дан-ный период колеблется от 0,8 до 3,0 км3 при среднем значении около 1,5 км3. Из сказанного следует вывод о невозможности пе-ребросок стока в период весеннего половодья без ежегодной фор-сировки уровня оз. Белого выше отметки 113,1 м БС. Для соблю-дения вышеперечисленных условий дополнительная подача воды, как правило, может иметь место в период летней и зимней межени. Расчет показал, что в средние по водности годы объем перебросок составит около 5,5 км3/год, в маловодные — 6,5—7,0 км3/год, в мно-говодные— до 3,5—4,0 км3/год, что в среднем "в три раза меньше намеченных объемов.

Таким образом, как с целью перебросок стока, так и с целью предотвращения наводнений необходимо резкое увеличение про-пускной способности р. Шексны за счет использования целого ряда мероприятий:

— расчисток русла; -— понижения отметки верхнего бьефа Шекснинской ГЭС; — введения компенсированного режима переброски стока (т. е.

в периоды, когда приток в Белое озеро значительный, сокращать или вовсе прекращать переброски, и наоборот);

— изменения трассы Северо-Двинекого канала (точнее, воду, перебрасываемую из Сухоны "и Онеги, направить непосредственно в Сизьминский разлив).

Для нахождения оптимального решения поставленного вопроса необходимо предусмотреть комплекс теоретических, лабораторных и экспедиционных исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 . А н д р е я н о в В. Г. Гидрологические расчеты при проектировании малых и средних гидроэлектростанций.—.Л.: Гидрометеоиздат, 1957.— 524 с.

2. К р и ц к и й С. Н., М е н к е л ь М. Ф. Водохозяйственные расчеты.— Л.: Гидрометеоиздат, 1952.— 392 с.

3. Н е ж и х о в с к и й Р. А. Гидрологические расчеты и прогнозы при экс-плуатации водохранилищ.— Л.: Гидрометеоиздат, 1976.— 191 с.

I I

Метеорологические аспекты и методы оценки влияния переброски части стока на изменение

климатических условий и элементов влагооборота

3. М. Утина

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА ПОД ВЛИЯНИЕМ ОРОШЕНИЯ

Учет изменений метеорологических условий при тех или иных мелиоративных преобразованиях необходим для разработки опти-мального режима землепользования при освоении новых земель.

Как известно, увеличение испарения на орошаемых полях резко меняет соотношение между составляющими теплового баланса и заметно влияет на температуру и влажность воздуха в приземном слое атмосферы. Так, в Центральных Каракумах на орошаемом поле, занятом хлопчатником, в августе после поливов испарение очень велико: более 8 мм/сут (Чашкент, 1972 г.; Бахарден, 1977 г.). В табл. 1 приведены данные о составляющих теплового баланса в пустыне и на орошаемом поле, осредненные за 8 сут экспедици-онных исследований в районе Чашкента (5—18 августа 1972 г.) и за 10 сут в районе Бахардена (27 июля— 18 августа 1977 г.). Сред-ние суточные значения температуры воздуха на высоте 1,5 м над растительным покровом были ниже по сравнению с температурой на той же высоте в условиях пустыни: в Чашкенте на 1,5 °С, в Ба-хардене на 2°С, на высоте 0,25 м — на 3 и 4°С соответственно. Средняя высота хлопчатника и в том, и в другом пункте была 90 см, слой вытеснения, определенный по профилю ветра,— 60 см. Влажность воздуха на высоте 0,25 м над растительным покровом по сравнению с влажностью на этой высоте в условиях пустыни была выше на 5 мбар в Чашкенте и 6 мбар в Бахардене. Днем различия в температуре и влажности достигали на высоте 0,25 м соответственно 7 °С и 12 мбар.

Аналогичные данные были получены Пахта-Аральской экспеди-цией 1952 г. [1]. Инверсионное распределение температуры над орошаемым массивом вызвало изменение средних суточных

10* 147

Таблица 5:

Средние суточные метеорологические характеристики в пустыне и на орошаемом поле

Характеристика Единица измерения

Бахарден Чашкент Характеристика Единица

измерения пустыня орошае-

мое поле пустыня орошае-мое поле

Радиационный баланс В т / м 2 120 2 1 5 115 195 Затрата тепла на испарение То же 0 2 4 0 - 5 2 2 5 Турбулентный теплообмен „ 120 - 2 5 120 — 3 0 Поток тепла в почву 0 0 0 0

Температура воздуха ° С 3 1 , 4 2 7 , 3 2 6 , 0 2 = 0 , 2 5 м , > 3 1 , 4 2 7 , 3 2 6 , 0 2 2 , 9

z = l , 5 м 3 0 , 9 2 8 , 9 2 6 , 0 2 4 , 6

Влажность воздуха мбар 2 = 0 , 2 5 м 1 0 , 7 1 6 , 9 7 , 5 1 2 , 8 2 = 1 , 5 м 1 0 , 4 1 3 , 7 7 , 7 1 0 , 1

значений турбулентного обмена с 120 до —30 Вт/м2 в Чашкенте и с 120 до —25 Вт/м2 в Бахардене. Радиационный баланс в этих усло-виях за счет уменьшения температуры поверхности и альбедо уве-личился на поливном поле по сравнению с пустыней в Чашкенте и Бахардене соответственно на 80 и 95 Вт/м2.

Все эти данные подтверждают вывод о том, что метеорологиче-ский режим над орошаемым полем существенно отличается от ре-жима, до орошения. В определенных .условиях под влиянием оро-шения может уменьшаться теплообеспеченность сельскохозяйст-венных культур в вегетационный период, "что приведет к задержке их созревания и уменьшению урожайности. Для правильного учета изменения теплообеспеченности, агроклиматического прогнозиро-вания, нормирования орошения необходимо изучать зависимость испарения от метеорологических условий и влияние орошения на характеристики метеорологического режима. Ограниченность эмпи-рических данных, особенно в районах проектируемого орошения, не позволяет проводить подобные оценки без привлечения расчет-ных методов. Метод, по которому рассчитывалось изменение тем-пературы и влажности под влиянием орошения, а также дополни-тельное испарение, возникающее на орошаемых полях, основан на решении системы уравнений тепло- и влагопереноса в призем-ном слое атмосферы:

дТ{х,г) _ д дГ(х,г) . и (z) -

u(z)

дх

dq (x,z) дх

дг

д дг

k(z)- дг

k(z) dq (x,z) dz

(1)

здесь и — скорость ветра; Т — температура воздуха; q — удельная влажность воздуха, г/г; k — коэффициент турбулентной диффузии; х, z — соответственно горизонтальная и вертикальная координата.

148.

В тех случаях, когда протяженность орошаемого массива не превышает нескольких километров, внутренний пограничный слой, появление которого вызвано неоднородностью подстилающей по-верхности, не выходит за рамки приземного слоя атмосферы. Д л я этих условий расчет трансформации температуры и влажности воз-духа под влиянием смены свойств подстилающей поверхности можно производить, используя совместное решение уравнений системы (1) применительно к условиям приземного слоя. При апри-орном задании зависимости коэффициента турбулентной диффу-зии и скорости ветра от высоты и неизменности этих характери-стик по горизонтали решение уравнений теплопроводности и диф-фузии может быть получено аналитически. Д л я приземного слоя такие допущения вполне правомерны. Они обоснованы тем, что степень турбулентного обмена и скорость ветра с приближением к земной поверхности стремятся к нулю при любой термической структуре воздушной массы. На верхней границе трансформиро-ванного слоя эти характеристики остаются неизменными. Следо-вательно, их изменения при решении задачи о трансформации тем-пературы и влажности воздуха при резкой смене влажности почвы (орошение, осушение, обводнение и др.) могут быть учтены пара-метрически. Так, например, в том случае, когда. коэффициент тур-булентности и скорость ветра заданы степенной функцией вы-соты, т. е.

u(z) = ux[-£-)*: A(2) = A . ( _ £ - ) , - \ . ( 2 )

изменение коэффициента турбулентности под влиянием пере-стройки температурной стратификации учитывается изменением коэффициента турбулентности при z= 1 м; зависимость от высоты при этом сохраняется неизменной, т. е.

где а — заданный параметр, характеризующий изменение коэффи-циента турбулентности при z= 1 м под влиянием перестройки тем-пературной стратификации.

Аналитическое решение системы (1) для случая, когда измене-ние температуры и влажности воздуха обусловлено сменой свойств подстилающей поверхности, получено Д. JI. Лайхтманом [10] при следующих граничных условиях:

*)U_0. г > 0 = °; < * > 2 ) U c o = 0; (3)

* ( - K > 2 ) U o , z > o = 0 ; * (*>2) | г = оо = 0; (4)

(-k?CpJ£F~LkP-^r + 4cT'\)z = 0i X > 0 = F0,

(5) (6) 149

где F0 = ( l - a) (/?' -В') + Q' (A - AJ,

* ( x > Z X = о, ж > о = гоЯ т (T)z _ о - q (0),

где т = Т—Т'\ %=q—qr\ р, ср — соответственно плотность и тепло-емкость воздуха; L — теплота парообразования; о — постоянная Стефана—Больцмана; ^ — радиационный баланс; В — поток тепла в почву; А — альбедо подстилающей поверхности; Q — суммарная радиация; qm(Т)—влажность насыщения при температуре Г. Штрихами отмечены характеристики до орошения.

Граничные условия на поверхности означают для температуры сходимость теплового баланса, а для влажности заданную отно-сительную влажность внутри растительного покрова. Эта влаж-ность (г0) соответствует влажности при оптимальном режиме раз-вития растений в условиях орошения (9].

В граничном условии для влажности при z = 0 температура по-верхности является неизвестной величиной, подлежащей опреде-лению. Для решения задачи в такой постановке используется раз-ложение по малому параметру

qm(T) = qm(r) + - ^ \ T = T,(T-T'} +

+ (7)

при этом обычно ограничиваются двумя первыми членами разло-жения. Поскольку зависимость влажности насыщения от темпера-туры при высоких значениях температуры существенно отличается от линейной, то принятое допущение приводило к заметной по-грешности при расчетах как изменения температуры и влажности, так и дополнительного испарения с орошаемых полей [7, 11]. По-этому в работе [13] было получено обобщение решения системы (1) на случай учета квадратичного члена разложения формулы (7) .

Расчетные формулы для определения средних суточных значе-ний понижения температуры ,и повышения влажности на орошае-мом поле имеют вид:

на подстилающей поверхности

I ( I Fo = + + A(y>, О)

= ^ + + (9)

A GO = ч т у - + ° . 5 8 « т т т з ^ ~ 0 ' 6 6 " 2 y 1 T T W ; ( 1 0 )

здесь a: ' o" dq„ dT

6 = - * ! * ; я — £

ft2

150

k\? (Cp + La) Г (1 — n)

z1(A(1 — 2л)1-2"Г(л)

Г ( n ) — гамма-функция;

на высотах:

t

то = (11)

ер /ос П„\ 1 I fOL L 1о

(12)

( 1 3 )

здесь 6^(25, 2n) —неполная гамма-функция;

1-2я

• 5 = = - | - ; С = 2 ( 1 - 2 л ) ( - ^ - ) 2 . (14)

Для определения изменения температуры и влажности на по-верхности и на высотах по формулам (8) — (13) необходимо пред-варительно рассчитать параметр фо. Однако расчет этого пара-метра по формуле (11) включает в себя определение последнего члена формулы, содержащего искомую величину то- Поэтому рас-чет т0(х) по формуле (8) с учетом члена, содержащего d2qm/dT2, следует проводить методом последовательных приближений: в пер-вом приближении принимают фо=>Л>Ят{Т')—q', и при таком зна-чении по формуле (8) рассчитывается То(х). После этого нахо-дят фо по формуле (11), и по этому значению ф0 по формуле (8) производят расчет то во втором приближении. Если новое значе-ние то отличается от предыдущего более чем на 0,2 °С, то расчет повторяют снова до тех пор, пока значение то не перестанет ме-няться от приближения к приближению. После этого по формуле (9) рассчитывают увеличение влажности на поверхности и по фор-мулам (10), (11)—изменение температуры и влажности на высо-тах в пределах приземного слоя.

Для расчета по этим формулам в качестве исходных данных считаются известными средние суточные температура (Т') и влаж-ность (q') воздуха на уровне шероховатости до орошения, а также скорость ветра на высоте 1 м (щ) и параметры F0 и г0. Для засуш-ливых условий, какими являются условия до орошения, в качестве влажности при z = z 0 можно принимать влажность воздуха в метео-будке. Для температуры пересчет проводится с использованием универсальных закономерностей приземного слоя атмосферы. Для условий, близких к равновесным, Т' = Г2 + /пР0 /ыь где Т2 — сред-няя суточная температура воздуха при z = 2 м до орошения; Р0 —

151

турбулентный поток тепла до орошения, Вт/м2; щ — скорость ветра l i f i n f

на высоте 1 м, м/с; т= —о ^44 рс • При шероховатости z 0 = 1 см т — 0,141. Значение т изме-

няется от 0,25 при 2о=0,2 СМ до 0,064 при z0=5 см. Для определения удельной влажности воздуха q' можно ис-

пользовать влажность воздуха е', выраженную в миллибарах: q' = 0,623 • Ю~3е'.

В том случае, когда условия до орошения резко отличаются от равновесных ( Р 0 > 5 0 Вт/м2, Мф< 3-м/с), исходную температуру можно определять по формуле

Г' = Гг + 0,2Ро3

(ыф — скорость ветра на уровне флюгера). Связь между значе-ниями «ф и «I представлена в табл. 2.

Таблица 2

Связь между значениями и$ и щ для различных высот флюгера (Аф) Лф м . . . 8 9 10 11 12 13 14 15 щ/иф. . . 0,59 0,58 0,57 0,56 0 ,55 0,54 0,53 0,52

Значение Ро, необходимое для определения исходной темпера-туры Т', можно определять по картам теплового баланса [2].

Помимо исходных данных о температуре, влажности и скорости ветра для расчета понижения температуры и повышения влажности необходимо также определить параметры Р 0 я г0. Параметр F0 учи-тывает увеличение при орошении поглощенной радиации (за счет разности альбедо) и уменьшение коэффициента турбулентной диф-фузии (за счет перестройки температурной стратификации). Раз-ность альбедо подстилающей поверхности до и после орошения, по данным различных авторов, меняется от 3 до 10% (табл. 3). По данным экспедиций, в Чашкенте АЛ = 0,05, в Бахардене 0,06, а в Пахта-Арале 0,10. При расчете F0 для условий влияния ороше-ния в наиболее засушливых условиях (Центральные Каракумы) принималось АЛ = 0,08, для оценок в условиях Казахстана ДЛ = = 0,05.

В экстремальных условиях изменение средних суточных значе-ний коэффициента турбулентности при орошении может состав-лять более 30 % (Бахарден, 1977 г.). Оценка параметра а по тео-ретической схеме, основанной на решении замкнутой системы уравнений пограничного слоя, где коэффициент турбулентности яв-ляется неизвестной величиной и определяется в процессе решения задачи, для приземного слоя атмосферы дает гораздо менее за-метное уменьшение коэффициента турбулентности [3]. В среднем при расчетах принято а=0,10.

Учитывая, что в расчетной схеме член, содержащий F0, на по-рядок меньше суммы остальных членов, при оценке изменений

152

Таблица 5:

Альбедо различных подстилающих поверхностей (%)

Характеристика поверхности Альбедо Примечание

Песок 28 Песок со следами помета 25 Песок, трава сухая 5 см 24 Чашкент, 1972 г.; Зах-Песок, трава сухая 5 см

26 мет, 1974 г.

Глина, трава сухая 5 см 26 Светло-зеленый куст 1 м 26 Поле после покоса 20 Поле после покоса с желтой травой 24 Орошаемое поле 20 Песок 2 5 - 2 7 Репетек, 1970 г. Поверхность глинистой пустыни 2 9 - 3 1 Песок желтый 35 [8] Песок белый 3 4 - 4 0

[8]

Песок серый 1 8 - 2 3 Песок светлый 37 Хлопок 2 0 - 2 2 Рисовое поле 12

температуры и влажности его можно принять постоянным для-

обширных районов. Так, например, при оценке ДТ и Ае для Сред-ней Азии принималось F 0 = 4 0 Вт/м2 [6]. Для условий Казахстана можно принять / 7 о=20 Вт/м2 (в зоне орошения канала Иртыш— Караганда).

При расчете понижения температуры и повышения влажности воздуха под влиянием орошения предполагается известной опти-мальная относительная влажность внутри растительного покрова.

Для хлопчатника в период цветения и созревания относитель-ная влажность среди растений составляет около 70 %. Для усло-вий Пахта-Арала относительная влажность внутри хлопчатника в среднем для 10 суточных серий составила 72 % [1]. Для условий: Чашкента на орошаемом поле тонковолокнистого хлопчатника после поливов относительная влажность была равна 67 % (табл.4).

Таблица 4' Относительная влажность среди хлопчатника (%)

№ серии . . . . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Пахта-Арал . . . 68 65 70 71 70 81 72 76 79 69 Чашкент . . . . 61 63 63 70 63 67 78 68 — —

Постоянство эмпирического параметра г0 в различных физико-географических условиях объясняется тем, что при нормальной вегетации сельскохозяйственных культур вода, подаваемая на поля, путем транспирации и испарения переходит в воздух и повышает его относительную влажность до оптимального значения. При увеличении засушливости увеличиваются оросительные нормы

153.

и количество поливов, тем самым поддерживается достаточно высо-кое влагосодержание корнеобитаемого слоя. Таким образом, отно-сительная влажность внутри растительного покрова остается зна-чительной. Для риса в период затопления относительная влажность может достигать 90 % и более. При расчетах оценки влияния оро-шения можно принять г 0 = 0 , 7 для таких культур, как хлопчатник и пшеница [4, 5], и г 0 = 0 , 9 для риса.

Зависимость значений too от температуры (Т') и влажности воздуха (ё') (г0 = 0,7).

Для определения понижения температуры и повышения влаж-ности на высоте 2 м,при протяженности орошаемого поля 10 км расчетные формулы имеют вид:

Де2 = б2 - ^ = 0,28%, + (,00 + е ( Г , щ). (15)

Для облегчения расчетов зависимость значений Too от темпера-туры (Т') и влажности (е') воздуха до орошения при т 0 = 0 , 7 при-ведена на рисунке, а значения e(7v, щ); р (Вт / (м 2 -К) ) и а-103

(1/К) — в табл. 5. По приведенным формулам была произведена оценка пониже-

ния температуры и повышения влажности воздуха, которые будут иметь место в бассейне Аральского моря при создании в этом рай-

154

Таблица 5:

Зависимость значений |i, а и е от температуры воздуха

Параметр Единица

Температура воздуха, °С

Параметр измерения 12 14 16

- 10 12 14 16 18

к- В т / ( м 2 . К ) 5 , 2 5 , 3 5 , 4 5 , 5 5 , 7

а . 103 1 / К 0 , 5 3 0 , 5 9 0 , 6 5 0 , 7 3 0 , 8 1

«1 = 1 М / с 0 , 1 6 2 0 , 1 6 0 0 , 1 5 8 0 , 1 5 5 0 , 1 5 2 '

« 1 = 2 м / с 0 , 1 0 1 0 , 1 0 0 0 , 0 9 7 0 , 0 9 5 0 , 0 9 2 £

« 1 = 3 м / с 0 , 0 7 4 0 , 0 7 2 0 , 0 7 0 0 , 0 6 8 0 , 0 6 7

« 1 = 4 м / с 0 , 0 6 0 0 , 0 5 8 0 , 0 5 6 0 , 0 5 5 0 , 0 5 4

Параметр Единица измерения

Температура воздуха, °С Параметр Единица

измерения 20 22 24 26 28 30

В т / ( м 2 . К ) 5 , 8 5 , 9 6 , 0 6 , 1 6 , 2 6 , 4

а . 103 1 / К 0 , 9 0 1 , 0 1 1 , 1 2 1 , 2 4 1 , 3 7 1 , 5 2

И] = 1 м / с 0 , 1 4 7 0 , 1 4 3 0 , 1 4 0 0 , 1 3 7 0 , 1 3 3 0 , 1 3 0

« 1 = 2 м / с 0 , 0 9 7 0 , 0 8 7 0 , 0 8 5 0 , 0 8 2 0 , 0 8 0 0 , 0 7 8 . £

«1 = 3 . м / с 0 , 0 6 5 0 , 0 6 3 0 , 0 6 2 0 , 0 6 0 0 , 0 5 8 0 , 0 5 6

« 1 = 4 м / с 0 , 0 5 3 0 , 0 5 2 0 , 0 5 0 0 , 0 4 8 0 , 0 4 5 0 , 0 4 0

оне окруженного пустыней орошаемого массива протяженностью' около 10 км. Построены карты этих изменений как на высоте 2 м,. так и на уровне шероховатости [6].

Изменения температуры и влажности воздуха будут иметь ярко-выраженный годовой ход и зависеть от физико-географических условий района. Максимальными они будут в Центральных и Юго-Восточных Каракумах, где в теплый период года наблюдается низ-кая влажность и высокая температура воздуха. По данным рас-чета, за вегетативный период хлопчатника в связи с орошением теплообеспеченность Центральных и, Юго-Восточных Каракумов уменьшится на 480 °С, предгорий Копетдага, Мургабского и Тед-женского оазисов — на 300—350 °С, юго-запада Туркмении — на 270 °С, побережья Каспийского моря — на 100 °С [12].

По этой методике было рассчитано также изменение под влия-нием орошения мёсячных сумм температуры воздуха вдоль трассы проектируемого Обь-Каспийского канала. Результаты расчета влияния орошения в различные месяцы теплого сезона представ-лены в табл. 6. Анализ данных табл. 6 показывает, что изменение сумм температуры воздуха под влиянием орошения может быть

155.

значительным, и с этим обстоятельством необходимо считаться при агроклиматическом прогнозировании.

Таблица 6 Изменение теплообеспеченности теплого периода

при орошении

Метеостанция, характе-ризующая условия

до орошения

Изменение сумм температуры воздуха, °С Метеостанция, характе-

ризующая условия до орошения

июнь ИЮЛЬ август

Вагай 2 , 5 3 0 Куртамыш 10 12 10 Звериноголовское 10 10 2 Наурзумский Заповедник 3 0 3 5 3 0 Кайракты 4 0 3 0 4 0 Тургай 5 5 6 0 5 5 Амангельды 3 5 4 5 4 0 Иргиз 7 0 7 0 7 0 Hyp а 6 0 6 0 5 5 Джусалы 8 0 9 5 . 8 0 Казалинск 6 0 7 0 6 5 Каракум 8 0 100 8 5 Карак 8 5 100 8 0

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А й з е н ш т а т Б. А. и др. Изменение теплового баланса деятель-ной поверхности при орошении.— Труды ГГО, 1953, вып. 39 (101), с. 37—60.

2. А т л а с теплового баланса земного шара/Под ред. М. И. Будыко.—М.: Госгеолтехиздат, 1963.— 69 с. "

3. В а г е р Б. Г., Н а д е ж и н а Е. Д., У т и н а 3. М. Расчет характе-ристик пограничного слоя атмосферы над орошаемыми участками поверхности.— Метеорология и гидрология, 1974, № 11, с. 44—50.

4. Г р а ч е в а В. П., У т и н а 3. М., Х и н е й к о Н. П. Нормы ороше-ния для различных климатических условий.— Труды ГГО, 1957, вып. 69, с. 71—76.

5. Г о р б у н о в а И. Г. Методика расчета суммарного испарения на оро-шаемых полях.— Труды ГГО, 1967, вып. 214, с. 87—96.

6. Г о р б у н о в а И. Г., О р л о в с к и й Н. С., У т и н а 3. М. Изменение температуры и влажности при орошении пустынных территорий.— Проблемы освоения пустынь, 1974, № 6, с. 9—14.

7. Г о р б у н о в а И. Г., У т и н а 3. М. Влияние метеорологических фак-торов на нормы орошения.— Труды ГГО, 1968, вып. 226, с. 64—72.

8. К о н д р а т ь е в К- Я. Актинометрия.— Л.: Гидрометеоиздат, 1965.— 691 с.

9. Л а й х т м а н Д. Л. О физических принципах нормирования орошения.— Известия АН СССР. Сер. геофиз.,. 1955, № 6, с. 541—546.

10. Л а й х т м а н Д. Л. Физика пограничного слоя атмосферы.—-Л.: Гидро-метеоиздат, 1970.— 341 с.

11. Л а й х т м а н Д. Л., Ц е й т и н Г. X. Изменение температуры призем-ного слоя атмосферы при орошении.— Труды ГГО, 1953, вып. 39(101), с. 219—227.

12. О р л о в с к и й Н. С., У т и н а 3. М. Влияние орошения и обводнения на микроклимат пустынь.— Проблемы освоения пустынь, 1977, № 5 , с. 3—12.

13. У т и н а 3. М.. К вопросу о трансформации температуры и влажности при орошении.— Труды ГГО, 1973, вып. 297, с. 173—177.

А. С. Григорьева, О. А. Дроздов, О. Г. Сорочан

НЕКОТОРЫЕ ДАННЫЕ О ВЛАГООБОРОТЕ В ЗАСУШЛИВЫЕ ГОДЫ В АРИДНЫХ РАЙОНАХ

При оценке возможных изменений влагооборота в результате перераспределения части стока северных и сибирских рек одной из наиболее сложных задач является определение изменения осад-ков. Изменение осадков может произойти под влиянием увеличе-ния естественного испарения в районах недостаточного увлажнения за счет переброшенной на орошение части речного стока и с зер-кала создаваемых водохранилищ. Сложность задачи возрастает в связи с тем, что следует также учитывать возможное влияние крупномасштабного орошения на гидротермическую структуру ат-мосферы и ее циркуляцию.

В атмосфере проносится огромное количество влаги: над север-ным склоном Европы — около 4000 км3/год, над северными скло-нами Азии — 5500 км3/год, над бессточными районами Централь-ной Азии — 6800 км3/год, в том числе над Средней Азией 4800 кМ3/год [3], над ETC — около 9500 км3/год [7].

Вклад дополнительного испарения со сравнительно небольших территорий, даже если бы испарилась вся переброшенная часть стока, должен быть небольшим — около 1 % переноса влаги во всем столбе атмосферы.

Различия в скоростях переноса (по числовому значению и на-правлению) как по вертикали, так и во времени, приводят к су-щественному рассеянию водяного пара по территории. Над пло-щадями орошения в результате испарения вертикальные градиенты температуры уменьшаются, вследствие чего над ними образуются инверсии, что препятствует перемещению пара в верхние слои ат-мосферы. Поэтому заметное влияние на осадки дополнительное испарение может оказать лишь с больших площадей в основном на территориях, расположенных за пределами орошаемых -ре-гионов.

Предварительные результаты по оценке этого влияния были получены ранее [1—6]. В данной статье приводятся результаты исследований, проведенных для рекордно засушливых лет (1972 и 1975). Исследование выполнялось для теплого времени года за

157

период, когда осуществляется интенсивное орошение (с мая по июль) и можно ожидать наибольшего влияния дополнительного испарения на осадки.

Для оценки рассеяния водяного пара из районов орошения или проектируемого орошения были построены траектории переноса воздушных частиц на изобарических поверхностях 850, 700 и 500 мбар. Затем была определена вероятность попадания воздуш-ных масс в различные секторы окружающей территории радиу-сом 500, 1000, 1500 и 2000 км. Поскольку траектории строились вручную, что весьма трудоемко, авторы смогли исследовать рас-сеяние водяного пара лишь из ограниченного числа районов оро-шения, Было выбрано только три станции: на ETC — Волгоград,, в Средней Азии — Ташауз и в Северном Казахстане — Амангельды.

В дальнейшем построение траекторий предполагается выпол-нять по алгоритмам и программе Л. С. Евсеевой (МГУ). В настоя-щее время программа механизированного построения траекторий отлаживается в ГГИ.

В 1975 г. засухой были охвачены все зерновые районы СССР. По охвату территории и интенсивности эта засуха — самая сильная за последние 100 лет. Засуха 1972 г. была очень сильной на ETC, но началась она позднее, чем в 1975 г.

Для периода, когда происходит интенсивный полив и соответ-ственно испарение, определялось, в каких направлениях из райо-нов использования стока происходит вынос водяного пара и наиболее вероятные направления переноса воздушных масс. Выяс-нялось также, где возможно ожидать наибольшего влияния допол-нительного испарения с орошаемых участков на осадки. Вынос воздушных масс в различные секторы определялся для окружно-стей указанных выше радиусов. Известно, что с удалением от источника испарения увеличивается рассеяние водяного пара и уменьшается его концентрация на единице площади. Однако в дан-ной работе расчет изменения концентрации водяного пара не про-изводился.

В таблице приведены данные о вероятности попадания водя-ного пара в различные секторы на разных уровнях в атмосфере для рассматриваемого периода. Приведенные в скобках значения, вероятности для Волгограда (июнь—август 1956 г. [3]) относятся к случаям, когда осадки на юге ETC были близки к норме или несколько выше нее. Для Средней Азии (Ташауз, Ашхабад, Чард-жоу) даны соответствующие значения для теплого периода 1956, 1957 и 1962 гг. [5]. Сравнение этих данных с соответствующими значениями для засушливых лет показало, что в засушливые годы в Волгограде на уровне поверхности 850 мбар резко увеличились выносы воздушных масс на северо-запад, существенно уменьши-лись выносы на северо-восток и менее существенно — на юго-за-пад. Как видно из данных таблицы, с высотой перенос прибли-жается к западному и на уровне поверхностей 700 и 500 мбар наи-больший вынос воздушных масс происходит на северо- и юго-восток.

158

Вероятность попадания водяного пара в различные секторы (%) Май—июль 1972 и 1975 гг.

Сектор Сектор

Радиус Радиус круга, о 2 и м круга, о о ьг Ы км О.Ч <и то (U н , о А ь

, ч Л я км О.Ч <и л О. О о> н • Ан • 3 m t: ш о' £ ° £ £ СО С m о £д о со и IS s s CJ П (J м - s § sS

Волгоград 5 0 0 м б а р

850 м б а р 500 17 83 500 36 (12) 23 (44) 27 (24) 14 (20) .1000 — 20 80

1000 25(12) 30 (28) 30 (28) 15 (25) 1500 27 (12) 27 (42) 33 (34) 13 (12)

Амангельды 7 0 0 м б а р

850 мбар 500 19 43 24 14 500 34 28 19 19

1000 25 35 20 20 1000 26 34 9 31 1500 22 33 33 12 1500

2000 41 25

17 50

17 0

25 25

500 мбар

500 22 48 22 • 8 700 мбг Ф ^ 1000 10 48 28 14

500 34 16 19 31 1500 5 43 37 15 500 34 16 19 31 1500 15 1000 31 17 28 24

Ташауз 1500 2000

24 42

32 0

20 33

24 25

850 мбар 2500 67 0 33 0 500 22 (20) 11 (12) 30 (25) 48 (43)

1000 21 (24) 21 (12) 43 (23) 15 (41)

500 38

500 мбг

17

*Р

31 14 700 м б а р 1000 33 15 37 15

500 22 11 61 6 1500 30 23 30 17 1000 15 8 69 8 2000

2500 40 29

20 29

20 29

20 13

П р и м е ч а н и е . 13, 4].

В скобках даны значения вероятностей, полученные ранее

Сопоставление аналогичных данных для Средней Азии пока-зало, что в 1972 и 1975 гг. на поверхности 850 мбар существенно увеличились выносы водяного пара на юго-восток и уменьшились на юго-запад. Большие выносы влаги на юго-запад, полученные ранее [5], могли быть обусловлены частично и тем, что кроме Ташауза использовались данные станций, расположенных южнее (Чарджоу, Ашхабад), где увеличивается вероятность выноса на юг. К сожалению, из-за отсутствия информации мы не могли про-следить выносы воздушных масс в южном направлении на более дальние расстояния. На поверхности 500 мбар почти весь пар (около 80 %) выносится на юго-восток и незначительное его коли-чество — на северо-восток.

159

Для района Амангельды (Северный Казахстан) аналогичные расчеты ранее не производились, однако в перспективе этот район представляет интерес с точки зрения дальнейшего освоения и предполагаемого орошения. Как показали расчеты, в мае—июле 1972 и 1975 гг. на уровне поверхности 850 мбар здесь, так же как и в Волгограде, наиболее частыми были выносы воздушных масс на северо-запад. С удалением от этого района увеличивается ве-роятность выноса, на северо-восток и юго-запад. Наименее вероят-ным становится вынос на юго-восток. С высотой вероятность выноса на северо-запад практически не меняется, однако умень-шается вероятность выноса на северо-восток и юго-запад и увели-чивается на юго-восток. На уровне поверхности 500 мбар выносы

• на северо-восток и юго-восток практически равновероятны, меньше вероятность выноса на северо-восток и юго-запад.

Таким образом, в засушливые годы примерно в два раза и бо-лее увеличивается вероятность выноса влаги из района Волгограда на северо-запад. Следовательно, при попадании пара в благоприят-ные условия циркуляции стимулирующий эффект дополнительного испарения в этом направлении может увеличиться по сравнению с обычными годами, а к юго-западу уменьшиться.

Как показали исследования, расстояние в 500 км воздушные массы проходят примерно за 0,7—1,0 сут. Поскольку образовав-шийся пар достигает уровня конденсации (примерно поверхности 850 мбар) через 2 сут, то воздушная масса за это время уйдет от района испарения на 1000—1500 км. Таким образом, можно ожи-дать, что максимальный эффект от дополнительного испарения с орошаемых участков будет отмечаться к северо-востоку и юго-востоку от Волгограда. В общем с учетом изменения концентрации пара в разные по увлажнению годы вероятность выносов на се-веро-восток и юго-восток различается мало, и в сумме на эти тер-ритории поступает около 60 % дополнительно испаряющегося во-дяного пара. Однако стимулирующий эффект , во влажные годы даже при меньшей интенсивности испарения может оказаться не меньше, а, возможно, больше, чем в засушливые годы, из-за бо-лее благоприятных условий циркуляции, способствующих осадко-образованию. Следует отметить, что в обоих этих случаях измене-ние влажности, вызванное выносом водяного пара из районов оро-шения, оказывается несущественным.-

По сравнению с другими рассмотренными годами в засушливые 1972 и 1975 гг. из района Ташауза существенно уменьшился вынос влаги на Юго-запад — в Иран — и увеличился на юго-восток — в Памиро-Алай и Афганистан (до 40 %)• Здесь и следует ожидать наибольшего влияния на осадки стимулирующего эффекта испаре-ния. На втором месте стоят выносы влаги на юго-запад. На се-веро-запад (в район Нижней Волги) во все годы выносится около

. 20 % пара. Испарение с орошаемых участков в районе Амангельды будет

оказывать наибольшее влияние на северо-западе, а с удалением

160

от орошаемого района — на северо-востоке и юго-западе. Однако учитывая малую долю вклада местного испарения в общий поток влаги, низкий уровень влажности и неблагоприятные условия цир-куляции в засушливые годы, вклад этого испарения в образование осадков можно считать несущественным.

Д л я оценок последствий влияния на влагооборот перераспреде-ления части стока важно знать не только направление выносов влаги из района дополнительного испарения, но и скорость подъ-ема влаги в пограничном слое. Выше было показано, что от испа-ряющей поверхности пар достигает уровня поверхности 850 мбар примерно через 1,5—2 сут. В дальнейшем предполагается уточнить эти результаты теоретически. Некоторые проработки в этом плане уже делаются.

Учет влияния кривизны траектории на скорость перемещения воздушных масс в засушливые годы не дал столь четких резуль-татов, как в обычные годы, возможно, из-за небольшого числа ис-пользованных случаев (23 случая по Волгограду, 18 — по Ташаузу и 15 — по Амангельды).

Возрастание во времени скорости перемещения воздушных масс на определенном расстоянии в отдельных случаях (что отли-чает их от большинства других) сказывалось на средних скоро-стях. Они получились несколько большими, чем в годы нормаль-ного увлажнения. Это уменьшает возможное влияние исследуемых выносов на осадки. Тем не менее если не обращать внимания на отдельные «выскоки», то можно заключить, что в Волгограде, Та-шаузе и Амангельды на уровне поверхности 850 мбар скорость вы-носа пара на расстояние 1500—2000 км по сравнению с первыми 500 км уменьшилась примерно на 20 % . На поверхности 700 мбар скорость практически не изменилась. Пока не удалось четко оце-нить изменение скорости рассеяния пара на уровне поверхности 500 мбар. Это, однако, несущественно для оценки стимулирующего эффекта испарения, поскольку скорость рассеяния водяного пара на поверхности 500 мбар практически не имеет значения для пе-реноса испарившейся влаги.

Как было установлено ранее [4, 5], в обычные годы влияние кривизны траектории на скорость переноса влаги примерно оди-наково проявлялось на всех изобарических поверхностях. Однако учитывая, что в первые 2 сут испарившаяся влага в основном пе-реносится не выше поверхности 850 мбар, можно считать, что на скорости переноса местной влаги засушливость рассмотренных лет в пределах 1000—2000 км существенно не скажется и аналогичные расчеты скорости переноса можно выполнять в соответствии с дан-ными, полученными ранее.

Влияние межзонального перераспределения части стока вероят-нее всего может сказаться на осадках в Срединном регионе, если учесть возможные изменения их в горных районах, хотя и здесь оно, возможно, не превысит несколько десятков миллиметров в год. Такое изменение может быть не замечено при наблюдениях. Од-нако основные и, вероятно, значительные изменения регионального

И Заказ № 454 161

влагооборота могут произойти в XXI в., когда, возможно, будет отмечаться глобальное изменение климата и вызванное им измене-ние процессов внешнего влагооборота, не связанное с переброской стока, а обусловленное естественными факторами и крупномасш-табными антропогенными воздействиями.

Предварительные расчеты показывают, что ожидаемое потепле-ние в начале будущего столетия на первом этапе увеличит засуш-ливость в умеренных широтах, а в дальнейшем при значительных изменениях термического режима условия увлажнения окажутся аналогичными современным. В результате потребность в межзо-нальном перераспределении водных ресурсов сохранится.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Г а л ь ц о в А. П. Зависимость осадков в горах Средней Азии от оро-шения предгорной равнины.— Известия АН СССР. Сер. геогр., 1964, № 2, с. 37—44.

2. Г р и г о р ь е в а А. С. Возможное влияние дополнительного испарения с водохранилищ и орошаемых участков на осадки.— Труды ГГО, 1967, вып. 211, с. 119—120.

3. Д р о з д о в О. А. Влияние хозяйственной деятельности человека на влаго-оборот.—Труды ГГО, 1974, вып. 316, с. 83—103.

4. Д р о з д о в О. А. Г р и г о р ь е в а А. С. Влагооборот в атмосфере.— Л.: Гидрометеоиздат, 1963.— 316 с.

5. Д р о з д о в О. А., Г р и г о р ь е в а А. С. Влияние изменения испаре-ния с больших территорий на осадки данного района и соседних территорий.— Труды ГГО, 1966, вып. 198, с. 17—26.

6. К У в ш и н о в а К. В. Изменение атмосферных осадков при полном использовании Амударьи на орошение.— Известия АН СССР. Сер. геогр., 1964, №•2, с. 45—49.

7. К у з н е ц о в а Л. П. Перенос влаги в атмосфере над территорией СССР.—М.: Наука, 1978 — 92 с.

8. М и р о в о й в о д н ы й б а л а н с и водные ресурсы Земли.— Л.: Гидро-метеоиздат, 1974,—638 с.

А. /И. Воскресенский, Н. Н. Брязгин, Л. П. Бурова, И. Н. Завьялова, А. Н. Любарский

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ВЛАГООБОРОТА

В НИЗОВЬЯХ р. ОБИ ПРИ ИЗЪЯТИИ ЧАСТИ РЕЧНОГО СТОКА

Прогноз изменений элементов природной среды в связи с ее преобразованием достаточно сложен вследствие многосторонних связей между каким-либо природным объектом и остальными фи-зико-географическими компонентами. В Арктическом регионе при-родная среда более чувствительна к изменениям окружающих условий, чем в других регионах полушария, и неконтролируемое вмешательство человека может вызвать здесь нарушения природ-ного равновесия. В этой связи прогноз последствий'изъятия части стока р. Оби, являющегося крупномасштабным воздействием че-ловека на природную среду, относится к одной из важнейших науч-ных проблем.

В данной статье обсуждаются предварительные оценки возмож-ных изменений метеорологического режима низовьев и устьевой об-ласти р. Оби вследствие изъятия речного стока объемом 25— 60 км3/год. Учитывая многофакторность влияния последствий изъя-тия стока, Считаем, что оценка возможного изменения метеороло-гического режима в настоящее время может быть только вероят-ностной.

Рассматриваемый регион, занимающий территорию водосбора р. Оби к северу от впадения в нее р. Иртыша, лежит в двух раз-личных зонах: тундры — лесотундры и лесной (рис. 1). В преде-лах зоны тундры и лесотундры климат характеризуется продолжи-тельной и холодной зимой (около 8 месяцев) и сильными ветрами (средняя месячная скорость 7—8 м/с) преимущественно южного и юго-западного направлений. Устойчивый снежный покров появ-ляется в первой декаде октября и сохраняется до конца первой декады июня. К середине зимы (январь—март) средняя месячная температура воздуха понижается до —26°С на востоке и до—23°С на западе зоны. Среднее месячное квадратическое отклонение (а)

И * 163

равно 5°С. Минимальная температура воздуха ежегодно опу-скается до —40...—48 °С. Облачный покров составляет в среднем 6—7 баллов, среднее месячное значение коэффициента вариации (С„) равно 0,25. Радиационный баланс зимой отрицателен и в сред-нем равен 4,2. . . 8,4 кДж/(см 2 • месяц) (о = 0,03-^-0,12 кДж/(см 2 Х Xмесяц). Альбедо подстилающей поверхности (снег) почти не ме-няется и равно 80 % (С„=0,10) .

Лето в зоне тундры и лесотундры короткое и холодное с ча-стыми заморозками и длинным световым днем. Преобладающие ветры имеют северную составляющую. Средняя месячная скорость

ветра равна 5—7 м/с (Сю=0,20). Средняя ме-сячная температура июля равна 4—6°С на севере и 8—10 °С на юге зоны ( о = 2 °С). Облачность увеличивается до 8 бал-лов (С„=0,30) . Радиа-ционный баланс положи-телен (в среднем около 25—38 кДж/ (см2 • месяц), а=0,21-5- 0,50 кДж/ (см2Х X месяц)). Альбедо в связи с большой пестротой ланд-шафта изменяется от 20 до 80%. Как показали самолетные измерения в течение 5 лет (1974— 1978), среднее альбедо зоны в июне равно 45 %, минимум отмечается в июле (20 %). Осадки летом увеличиваются до 40—50 мм в месяц (Cv = = 0,40).

Лесная зона, характеризующаяся преобладанием редкостойного леса и болот, зимой по термическому режиму не отличается от зоны тундры и лесотундры, однако скорости ветра в лесной зоне меньше: Их средние месячные значения чаще всего не превышают 4 м/с. Снежный покров залегает со второй декады октября до се-редины мая. За месяц выпадает 25 мм осадков, средняя облач-ность составляет 5—6 баллов.

Летом температура воздуха в лесной зоне выше, чем в зоне тундры и лесотундры, на 5—10 °С, количество осадков в месяц больше на 10—15 мм, средняя облачность равна 7 баллам. Радиа-ционный баланс положителен и составляет около 33— 42 кДж/ (см2 - месяц), среднее альбедо — 25 %.

Несколько выделяются своими климатическими особенностями акватории Обской и Тазовской губ. Над ними скорости ветра на

Рис. 1. Климатические зоны водосбора ни-зовьев р. Оби.

I — зона тундры и лесотундры, II — лесная зона; точками показаны метеостанции, данные которых

использовались.

164

1—1,5 м/с больше, чем над прилегающей сушей. Высота снежного покрова здесь меньше, чем в тундре, на 20 % (по данным экспе-диционных наблюдений 1977 г.). Это происходит как за счет бо-лее позднего ледостава по отношению к средним срокам установ-ления снежного покрова на суше, так и вследствие сильного сду-вания снега с акватории.

В теплый период, когда различия в характере подстилающей поверхности наибольшие, вблизи береговой черты резко возрастают градиенты температуры воздуха. В этот период четко проявляется зависимость температуры воздуха от температуры воды в Обской губе. Наибольшие различия между температурой воды в Обской губе и температурой воздуха над прилегающей к ней территорией отмечаются в осенний период, когда температура воды выше тем-

t°C

Рис. 2. Ход температуры подстилающей поверхности Обской губы по данным авиатермосъемки 6 октября

1976 г. по разрезу м. Трехбугорный — ст. Сеяха.

пературы воздуха на суше в среднем на 2—3°С. В это время Обская губа оказывает отепляющее влияние на прилегающие слои воздуха, что отчетливо прослеживается на рис. 2, где показан ход температуры подстилающей поверхности, полученный путем авиа-термосъемки при пересечении Обской губы в районе ст. Сеяха.

Кроме того, расчеты, выполненные по методике М. П. Тимо-феева [8, 10, 20], позволили установить, что значимое влияние ак-ватории Обской губы на температуру воздуха над прилегающей сушей (изменение температуры на 0,2°С) распространяется в сред-нем на расстояние до 10 км от берега. При ветрах 31ападных и вос-точных направлений, пересекающих губу, это расстояние увеличи-вается в среднем до 15 км, однако повторяемость таких ветров не-велика (не превышает 15 %) .

В связи с тем что в рассматриваемом р(айоне преобладают ветры, направленные вдоль долины р. Оби, влияние Обской губы на ветровой режим прилегающей территории невелико и ограни-чивается уменьшением скорости ветра при переходе с акватории на сушу.

Указанные выше основные метеорологические характеристики низовьев р. Оби в большом временном интервале испытывают определенные колебания. До середины 40-х годов нашего столетия отмечалось потепление с центром в районе Гренландии, оно было характерно в основном для районов Западной Арктики. В конце

165

50-х годов потепление сменилось похолоданием с центром в районе побережья Карского моря и охватило рассматриваемый район. По мнению ряда специалистов [4, 7, 15, 18], основывающемуся на установленных зависимостях природных объектов от векового цикла солнечной активности, отмечаемое похолодание (в том числе и в рассматриваемом районе) будет продолжаться до конца 90-х годов нашего столетия.

Приблизительно синхронно, но в противофазе с изменением температурного режима происходили колебания площади ледяного покрова в морях Северного Ледовитого океана, в том числе в Кар-ском море [11]. В период максимального развития потепления в 30—40-е годы ледовитость оказалась наименьшей. В дальнейшем отмечалось ее возрастание, достигшее особенно больших значений в 50—60-е годы. Некоторое замедление этого процесса в конце 60-х годов представляет собой, как мы полагаем, внутривековую флюктуацию на фоне векового цикла.

Другая концепция по вопросу колебания климата и его возмож-ных изменений к 2000 г. основывается на увеличении концентрации СО2 в атмосфере Земли в результате усиливающегося антропоген-ного влияния. По расчетам М. И. Будыко [2], ежегодный прирост содержания С0 2 может привести в конце текущего столетия к раз-витию потепления, более сильного в высоких широтах, чем в низ-ких, таянию морских льдов и отступлению их границы к северу. Однако анализ автокорреляционных функций и коэффициентов разложения по естественным ортогональным функциям темпера-туры, давления и осадков,выполненный поданным 15 станций тер-ритории низовьев и устьевой области р. Оби, указывает на возмож-ное сохранение похолодания в течение еще двух десятилетий.

Таким представляется фоновый прогноз естественных колебаний климата данного района, на котором будут происходить изменения метеорологического режима под влиянием сокращения стока р. Оби.

Чтобы перейти к оценке возможных изменений метеорологиче-ского режима под влиянием перераспределения стока первой оче-реди, нужно выявить, какие климатообразующие факторы наиболее подвержены изменению. Их взаимосвязь показана на рис. 3.

Циркуляционные условия в рассматриваемом регионе являются следствием влияния основных центров действия атмосферы обоих секторов полушария — атлантико-евразийского и тихоокеанско-американского. Зимой отмечается большая повторяемость цикло-нов (пять-шесть в месяц), поступающих из Северной Атлантики и частично стационирующих здесь. Повторяемость антициклонов, особенно движущихся на регион с северо-запада, составляет три-че-тыре в месяц, сибирский антициклон оказывает влияние своей за-падной периферией, но оно здесь неустойчиво. В летнее время ха-рактер атмосферной циркуляции резко отличается от зимнего. В это время года рассматриваемый регион находится под влиянием циклонов с юго-запада и антициклонов с северо-запада. Регенера-ция циклонов и усиление антициклонов на территории региона не-

166

велики, около 1 в месяц. Масштабы влияния барических образо-ваний на регион различны как по охвату его центром или пери-фериями, так и по интенсивности и длительности нахождения над ним.

Особенности атмосферной циркуляции определяют характер влагооборотных процессов в низовьях р. Оби. Этот регион является областью транзита значительного количества влаги на восток.

Рис. 3. Схема взаимосвязи элементов метеорологического режима в ни-зовьях р. Оби при изъятии части речного стока.

Основное количество водяного пара в системе западно-восточных потоков проносится над районом, не вступая во влагооборот [3]. Именно этим обстоятельством объясняются малые значения коэф-фициента влагооборота (Д"= 1,037) и коэффициента интенсивности влагооборота ( / ) , показывающего, что реализация влаги океани-ческого происхождения в виде адвективных осадков от общего количества поступающей на контур влаги составляет 13 %. Общий

167

вынос влаги ( С = 1 1 0 0 км3) из района низовьев р. Оби (от с. Бе-логорья до г. Салехарда) в 7 раз больше выпадающих здесь осад-ков ( Р = 1 6 4 км3) и в 15 раз больше местного речного стока (Q = 70 км3). Как показали исследования [9], зона относительно больших значений влагопереноса, в пределах 120—80 кг на 1 м/с, вытянута на восток вдоль 55° с. ш. и простирается по крайней мере до р. Енисея. Она отражает усиление западного переноса воздуш-ных масс в этих широтах в течение большей части года.

Соотношение основных звеньев влагооборота — влагосодержа-ния воздуха, осадков, испарения и стока — определяется атмосфер-ными процессами большого масштаба, соизмеримыми с размерами всего бассейна р. Оби, р. Енисея, акватории Карского моря и пре-восходящими их. Оценить изменения этих звеньев чрезвычайно сложно.

Методы' вероятностных оценок возможных изменений элемен-тов экологической системы (в том числе и влагооборота) предпо-лагают изучение их естественных колебаний до периода актив-ных антропогенных воздействий. Один из возможных путей — изучение природных аналогов в годы различной водности р. Оби и различной ледовитости Карского моря, которые позволяют оце-нить естественные колебания влагооборотных характеристик до периода постоянного систематического забора воды из северных рек.

Естественные колебания характеристик влагооборота атмо-сферы в низовьях р. Оби и над акваторией Карского моря малы и составляют в среднем 10 % многолетних значений. В годы экстре-мально низкого стока (1945, 1967) колебания элементов водного баланса системы гидросфера суши — атмосфера достигали 20— 25 % и во многом определялись значительными аномалиями тем-пературы воздуха ( + 2 . . . + 6°С), характеризующимися большими площадями. При этом характер годового хода элементов влаго-оборота сохранялся, а циркуляционные особенности были типич-ными для подобных ситуаций. В годы экстремальной ледовитости характеристики влагооборота практически не отличались от сред-них. Однако анализ многолетних рядов наблюдений, включая экстремальные годы, не позволяет установить, каково влияние дли-тельных периодов с уменьшенным стоком, так как естественные маловодные периоды сменяются многоводными. , Изъятие 25 км3, а затем 60 км3 воды в год, приводящее

к уменьшению стока в замыкающем створе примерно на 7—20 %. очевидно, не приведет в первые десятилетия к заметному измене-нию циркуляционных условий, а следовательно, и характера вла-гооборотных процессов.

Однако здесь мы не касались проблемы действующих связей: ледовитость арктических морей — осадки засушливых зон Средин-ного региона. Изменение ледовитости Карского моря может ока-зать влияние на количество осадков, выпадающих в аридных рай-онах [5, 6].

Элементы радиационного режима (альбедо и поглощенная ра-

168

диация) могут быть подвержены изменениям, обусловленным влия-нием подстилающей поверхности и облачности. Влияние альбедо подстилающей поверхности на изменения радиационного фактора наиболее существенно с момента разрушения до момента образо-вания устойчивых ледяного и снежного покровов. Именно в этот период влияние подстилающей поверхности на элементы радиа-ционного и метеорологического режимов наиболее интенсивно.

Поскольку изъятие стока первой очереди, по всей вероятности, не повлияет на интенсивность циркуляционного механизма, а сле-довательно, не будет и существенных изменений режима облачно-сти, суммарная радиация, очевидно, также не изменится. Следует отметить, что коэффициент вариации суммарной радиации, харак-теризующий ее естественные колебания, в период с мая по октябрь составляет 9—14%. Как показывают расчеты, основные осадки и определяющий их характер облачности являются адвективными и только 4 % их количества имеют внутримассовое происхождение. В связи со значительными природными вариациями суммарной ра-диации и определяющей ролью адвективного облакообразования некоторое изменение количества внутримассовых облаков не ска-жется на изменении радиационного режима.

Влияние подстилающей поверхности акватории Обской губы и прилегающей к ней территории различно. Отражательные свой-ства акватории Обской губы могут быть подвержены изменениям •в случае сдвига сроков установления и схода ледяного и снежного покровов. Сдвиг этих сроков может произойти под влиянием увели-чения ледовитости и уменьшения стока. Эффект влияния указанных факторов количественно пока не оценен, но качественно проти-воположен (увеличение солености приводит к более позднему за-мерзанию, а уменьшение теплового стока — к более раннему). В результате их суммарное воздействие, по-видимому, не приве-дет к существенным изменениям альбедо и поглощенной радиации в данном районе в годовом цикле.

Что касается прилегающей территории, то здесь следует учесть возможное частичное осушение тундровой зоны, которое может по-влечь за собой изменение альбедо и поглощенной радиации. Од-нако так как в этом районе преобладают верховые болота [1, 14, 17], питающиеся за счет атмосферных осадков, количество кото-рых практически не изменится, вряд ли можно ожидать и измене-ний рассматриваемых элементов радиационного режима.

Заболоченность и переувлажненность региона определяются также наличием многолетней и сезонной мерзлоты, слабым стоком, подпорными явлениями в низовьях рек и малой дренирующей спо-собностью речной сети [12, 16]. Это значит, что в результате меро-приятий по переброске части стока р. Оби обводненность почвы в большей части региона практически не изменится. Исключением будут узкие полосы в пределах участков речных долин шириною до 50 км [13, 17], составляющие не более 1 % площади региона. Таким образом, изменения теплофизических свойств почвы будут малы и незначительны по площади.

169

Выполненный анализ показывает, что в структуре теплового баланса наибольшая доля изменений будет приходиться на за-траты тепла на испарение. Однако эти изменения не будут боль-шими, поскольку на 99 % площади региона ландшафт останется прежним. В среднем по региону из 62—82 кДж/(см2-год) радиационного баланса поверхности на испарение тратится 41—82 кДж/(см 2 -год) . Турбулентный поток составляет 8— 13 кДж/(см2-год), а теплообмен с почвой — около 4,2 кДж/(см 2 Х Хгод). Поскольку поток суммарной солнечной радиации, завися-щей в основном от географической широты, не изменится, а изме-нения альбедо будут незначительными и ограничены площадью ме-. нее 1 %, радиационный баланс после изъятия стока р. Оби на тер-ритории региона не изменится. Однако в узкой полосе речных долин произойдет некоторая перестройка структуры теплового ба-ланса летом за счет увеличения испарения и частично вследствие небольшого уменьшения радиационного баланса, так как альбедо увеличивается здесь на 10—20%. В табл. 1 приведены современные значения альбедо основных видов подстилающей поверхности, встречающихся в регионе.

Таблица 1

Среднее альбедо поверхностей по измерениям с самолета в июне 1978 г. (%)

Лед Тундра, лес Вода

Среднее альбедо 57 33 12

Число измерений 411 380 54

Указанные два фактора (испарение, радиационный баланс) оказывают противоположное влияние на тепловое состояние по-верхности, поэтому их суммарный эффект не будет значительным.

Влагосодержание атмосферы и осадки останутся в современной норме, поскольку эти характеристики в рассматриваемом регионе всецело зависят от условий атмосферной циркуляции, на которую определяющее воздействие оказывают процессы Северной Атлан-тики. По нашим подсчетам, осадки местного характера составляют всего 4 % годовой суммы. Кроме того, природные колебания этих характеристик значительно больше, чем Колебания стока р. Оби. Если в 1967 г. сток р. Оби был наименьшим (на 30 % отличался от нормы), то колебание осадков только в течение последних 15 лет отмечалось в пределах 40 % и более. Однако природное уменьше-ние стока чередовалось в последующие годы с его увеличением, а.изъятие стока, составляющее 7—20 %, будет постоянным и при-ведет к микроклиматическим изменениям в долинах рек рассмат-риваемого водосбора (а в будущем и мезоклиматическим) , которые все же не изменят макроклимат .региона низовьев р. Оби. Под-

170

тверждением этого являются и предстоящие изменения теплового стока р. Оби (табл.2) .

Таблица 2

Тепловой сток р. Оби по объемам изъятия и его отношение к радиационному балансу на участке от с. Белогорья до г. Салехарда

Радиационный баланс, кДж/год

Изъятие стока,

км3

Тепловой сток QT

кДж на участке

шириной 100 км (Л,)

на участке шириной

25 км (Д2)

коэффи-циент ва-риации, %

QT <?т

Год

25 60

116 • 1013 278 . 1013

78 • 1015 19 • 1015 12 1.5 3 .6

6 ,0 14,4

Период с мая по октябрь

16 38

6 7 . 1013 162 • 1013

8 4 . 1015 2 0 • 1015 17 0,8 1,9

4 ,1 7 ,9

Как видно из данных табл. 2, уменьшение теплового стока рас-сматриваемых объемов воды по сравнению с радиационным балан-сом составляет 1 —14%. Эти значения находятся в пределах при-родных вариаций радиационного баланса ( 1 2 % ) , летом они еще меньше.

Отношения теплозапаса (QT), содержащегося в 60 км3 воды, к значениям турбулентного потока и потока тепла в почву на пло-щади вдоль реки шириною 25 км равны соответственно 11 и 22 %.

Если подсчитать радиационный баланс на площадях, кото-рые занимают изымаемые объемы, то отношения теплового стока к радиационному балансу будут составлять менее 3 % (табл. 3).

Таблица 3

Тепловой сток и его отношение к радиационному балансу на площадях, занимаемых объемами изъятия вод из р. Оби

Объем стока, км3

Тепловой сток С?т

кДж Длина

по реке, км

Условная пло-щадь, занима-

емая объемами

ИЗЪЯТИЙ, КМ2

Радиационный баланс R кДж/год

QT

2 5 116 . 1013 6 0 0 4 2 0 0 4 4 . 1015 2 , 6

6 0 278 • 1013 1 4 3 0 1 0 0 0 0 105 • 1015 2 , 6

171

Таблица 5:

Возможные изменения температуры (°С) и влажности воздуха (мбар) над акваторией Обской губы и в прибрежной зоне при изменении

температуры воды на 1 °С

Температура воздуха, °С

Акватория

Удаление от берега, км

от до

Акватория

0,1 - 0,3 0,5 1,0 3,0 5,0 10,0

При среднем влиянии

Изменение температуры воздуха

0,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 0,0 0,0

Изменение упругости водяного пара

- 5 0 0 ,2 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 , 0 0 • 5 0 ,3 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 , 0 5 10 0 ,4 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 , 0

10 15 0 ,5 0,1 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 , 0 15 20 0,7 0,1 0 ,1 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 , 0

При максимальном влиянии

Изменение температуры воздуха

0,5 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1

Изменение упругости водяного пара

- 5 0 0 ,2 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 , 0 0 5 0 ,3 0,1 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0,0. 0 ,0 0 , 0 5 10 0,4 ОД 0,1 0,1 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 , 0

10 15 0 ,5 0 ,2 0,1 0,1 0 ,1 0 ,0 0 ,0 0 , 0 15 20 0 ,7 0 ,3 0,2 0,1 0,1 0,1 0 ,0 0 , 0

Таким образом, уменьшение изымаемого стока по отношению к составляющим теплового баланса поверхности незначительно, и потому изъятие 25 и 60 км3 воды в год не может повлечь за собой существенных изменений метеорологического режима как на от-дельных участках, прилегающих к низовьям и устьевой области р. Оби, так и во всем рассматриваемом регионе. При этом изъятие 60 км3 ^ о ж е т вызвать некоторые микроклиматические из-менения в районе устьевой области р. Оби и узкой прибрежной

172.

.зоне. Эти изменения будут касаться в основном температуры и влажности воздуха, т. е. метеорологических элементов, на кото-рые влияние температуры поверхности воды наибольшее. - В табл. 4 приведены предполагаемые изменения температуры

воздуха и упругости водяного пара, полученные при допущении, что температура поверхности воды изменится в пределах 1 °С. Рас-четы произведены по методике М. П. Тимофеева [8, 10, 20]. Изме-нения указанных метеорологических элементов будут иметь тот же знак, что и изменения температуры воды. Как следует из дан-ных табл. 4, изменения рассматриваемых метеорологических эле-ментов невелики. Наибольшими они будут над акваторией Обской губы: изменения температуры воздуха здесь составят 0,5 °С, изме-нения упругости водяного пара — от 0,2 до 0,7 мбар (в зависимо-сти от температуры воздуха). Изменения в прибрежной зоне бу-дут меньше.

В заключение отметим, что изъятие 25 и 60 км3 воды в год не повлечет за собой в ближайшие после изъятия годы существенных изменений метеорологического режима рассматриваемого региона.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Б о л о т а Западной Сибири, их строение и гидрологический режим/ Под ред. К- Е. Иванова, С. М. Новикова.—Л.: Гидрометеоиздат, 1976.— 446 с.

2. Б у д ы к о М. И. Изменения климата.— Л.: Гидрометеоиздат, 1974.— 280 с.

3. Б у р о в а Л. П., В о с к р е с е н с к и й А. И. Содержание и перенос влаги в атмосфере над северной полярной областью.— Труды ААНИИ, 1976, т. 323, с. 25—39.

4. Г е д е о н о в А. Д. Изменения температуры воздуха на северном полу-шарии за 90 лет.— Л.: Гидрометеоиздат, 1973.— 146 с.

5. Д р о з д о в О. А. Влияние хозяйственной деятельности человека на влагооборот,—Труды ГГО, 1974, вып. 316, с. 83—103.

, 6. Д р о з д о в О. А., С о р о ч а н О. Г., Б у р о в а Л. П., В о с к р е -с е н с к и й А. И. Возможные изменения элементов гидрологического цикла в низовьях р. Оби под влиянием перераспределения стока.— Проблемы Арктики и Антарктики, 1980, вып. 55, с. 136—151.

7. 3 а х а р о в В. Ф. Похолодание Арктики и ледяной покров арктических морей,—Л.: .Гидрометеоиздат, 1976,—96. е.—(Труды ААНИИ. Т. 337).

8. К и р и л л о в а Т. В., Н е с и н а Л. В. Оценка возможных изменений температуры и влажности воздуха в связи с преобразованием речных систем.— Труды ГГО, 1975, вып. 362, с. 86—95.

9. К у з н е ц о в а Л. П. Перенос влаги в атмосфере над территорией СССР.—М.: Наука, 1978,—90 с.

10. К у р п а к о в а Т. А., Н е с и на Л. В. Возможные изменения темпе-ратуры и влажности воздуха при образовании искусственных водохранилищ в бассейне Аральского моря.— Труды ГГО, 1977, вып. 382, с. 70—75.

11. Л ю б а р с к и й А. Н. Колебания ледовитости северных морей и их возможные физические причины.—Труды ГГО, 1977, вып. 386, с. 111—121.

12. М а л и к Л. К. Об изменении некоторых элементов режима рек ниж-ней Оби при регулировании стока (в связи с проблемой перераспределения вод-ных ресурсов в Срединном регионе).— Вестник МГУ. Сер. геогр., 1975, № 1, с. 21—25.

13. М и х а й л о в Н. И., Н и к о л а е в В. А. Возможные изменения при-родных комплексов Западной Сибири и Казахстана при переброске части стока сибирских рек.— Известия АН СССР. Сер. геогр., 1977, № 5, с. 5—12.

173

14. Н е й ш т а д т М. И. Современная заболоченность Западной Сибири и проблемы, возникающие в связи с возможностью отъема из нее части речного стока и освоения болотных земель,—Известия АН СССР. Сер. геогр., 1977, № 5, с. 26—36.

15. П о л о з о в а Л. Г. Предполагаемый ход средней месячной темпера-туры воздуха на территории СССР в период 1971—2000 г.—Труды ГГО, 1974, вып. 316, с. 69—82.

16. П о п о в А. И. Вечная мерзлота Западной Сибири.— М.: Изд-во АН СССР, 1953,— 152 с.

17. П р и р о д н ы е условия Западной Сибири/Под ред. А. И. Попова и В. Т. Трофимова,— М.: Изд-во МГУ, 1976, вып. 6,—535 с.

18. С п и р и н а Л. П. О вековом ходе средней месячной температуры воз-духа Северного полушария,—Метеорология и гидрология, 1969, № 1, с. 83—89.

19. С п р а в о ч н и к по климату СССР. Вып. 17. Ч. 1—5. 1965—1969,—Л.: Гидрометеоиздат.— 917 с.

20. Т й м о ф е е в М. П. Метеорологический режим водоемов.—• Л.: Гидро-метеоиздат, 1963.— 291 с.

Н. А. Анискина, О. Г. Сорочан

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ АНОМАЛИЙ МЕСЯЧНЫХ ОСАДКОВ В РАЙОНАХ ETC

И СРЕДИННОГО РЕГИОНА, ЗАТРАГИВАЕМЫХ ПЕРЕБРОСКОЙ ЧАСТИ СТОКА СЕВЕРНЫХ РЕК

Аномалии месячных сумм осадков (дефицит или избыток) на ETC и в Срединном регионе формируются под влиянием крупно-масштабных процессов атмосферной циркуляции. Для выявления характеристик аномалий были использованы их месячные значе-ния, выбранные с помощью соответствующих карт аномалий за периодус 1891 по 1975 г. (ГГО, Гидрометцентр СССР). Дефицит или избыток осадков дается на них в виде отношения сумм осад-ков за месяц текущего года к их многолетней норме (40, 80, 120, 160, 200 % нормы).

Для исследования отбирались случаи хорошо выраженных ано-малий, представляющие собой две градации: более 160 % нормы (избыток осадков) и менее 40 % нормы (дефицит осадков). При этом удовлетворяются следующие требования.

1. Аномалия одного знака охватывает всю или почти всю ETC или территорию Срединного региона (^2=75 % площади), т. е. рай-оны I—III (рис. 1). Аномалии другого знака в виде исключения возможны в основном в окраинных частях соответствующих регио-нов. Для ETC, кроме того, рассматривались случаи, когда два из трех районов (I, II; I, III; II, III) были охвачены аномалией од-ного знака.

2. Минимальное значение в случае положительной аномалии составляет 160 % нормы, а максимальное значение при отрица-тельной аномалии — 40 % нормы (размер площади, оконтуренной экстремальными изолиниями, во внимание не принимается).

Особенности циркуляции атмосферы, формирующие аномалии осадков и режима увлажнения на ETC и в Срединном регионе, рассматривались раздельно (для ETC более подробно). Это было вызвано прежде всего тем, что выбранная типизация синоптиче-ских процессов, предложенная Г. Я- Вангенгеймом [2], разраба!-•тывалась в основном для центральных частей ETC.

В табл. 1 приведены средние многолетние данные (для года) по повторяемости аномалий осадков по каждому из выделенных

175

Таблица 5:

Повторяемость аномалий осадков (ДР) по районам ETC (%)

Район Характер поля аномалий

Район +АР -АР 2 ( ± Д Р ) % норма неоднозначность 4

I п

i n

3 3 , 9 3 3 , 1 3 1 , 3

4 0 , 7 4 2 , 3 4 7 , 7 .

7 4 , 6 7 5 , 4 7 9 , 0

1 2 , 3 4 , 3 2 , 5

1 3 , 1 2 0 , 3 1 8 , 5

1 Под «неоднозначностью» понимались случаи, когда в соответствующем районе одновременно встречаются дефицит, избыток и норма осадков. При этом нет заметного преобладания аномалии какого-либо одного знака.

3 0 4 0 5 0 6 0 " 7 0 8 0 9 0 1 0 0

6 0 7 0 8 0 • 9 0 1 0 0

Рис. 1. Схема деления ETC и Срединного региона на районы.

районов ETC (рис. 1). Имеются аналогичные данные и для Сре-динного региона [3]. Как видно из таблицы, в среднем за год для всех рассматриваемых районов преобладает дефицит осадков и бо-лее всего в районе III (засушливом).

176.

Если рассматривать повторяемость аномалий увлажнения в го-довом ходе (рис. 2), то оказывается, что превышение дефицита осадков над их избытком для ETC характерно почти для всех месяцев года. В холодное время года разница в повторяемости знака аномалий уменьшается, а в теплое время года возрастает. Следует отметить, что эта особенность годового хода аномалий увлажнения имеет место и в Срединном регионе (сильнее всего в Средней Азии).

В табл. 2 приведены данные, полученные за период 1891—•

Рис. 2. Ход повторяемости (%) дефицита (—АР) и избытка ( + Д.Р) осадков в Средней Азии (1, 2) и на ETC (3, 4) за

период с 1891 по 1975 г. 1, 3) — АР; 2, 4) +АР.

осадков одного знака, распространяющихся одновременно на об-ширные районы ETC, выделенные на рис. 1.

Из общего числа рассматриваемых случаев (1020) анализиро-валось 1012 месяцев (за 8 месяцев 1961 г. данные на картах ано-малий отсутствовали). При этом 740 месяцев имели одинаковые по знаку поля аномалий в рассматриваемых районах. Как видно из данных таблицы, преобладающим (примерно в два раза) для всей ETC (районы I—III) оказался дефицит осадков.

Для районов I и II число случаев одновременно с положительной и отрицательной аномалиями осадков примерно одинаково. Для районов II и III повторяемость дефицита осадков несколько больше. Другими словами, для бассейнов рек Печоры, Онеги, Се-верной Двины, Волги примерно равновероятны одновременный де-фицит и избыток осадков.

Сезонная повторяемость однородных полей аномалий осадков на ETC приведена в табл. 3. Из данных этой таблицы видно, что

12 Заказ № 454 177

с а-а

й

яонгвэо BITOII ЭМНЬВНЕОНГОЭН

о и UJ ей я л а, <

а о а! г=С я!

JS S 4 сЧ 5 о К св =s о к о а л 5 о г о к о. о н Ей О С

чюоньвне -ОНЕОЭН

CM со (- см см а а-з а 5--,

BKCJOH

tfV-

</V +

чюоньвне -0Н1Г0ЭН

BPldOH

C / V -

•SH CM

n o o

!OON О "-I

00 >

OO 05 О о t-"

q.LooHhBHe -онгоэн

uwdon

rfV-

<fv+

O CO CO

CM CM CM o"o"

Ol Tf t CM Г-.

ЮСЧСП 05

CO - CM <D о — 2 ° 5" — ч II « ° M f- ^ 8 о о я „

178

чхооньвне -ОНЯОЭН OINrtlOO О см см.-Г- 'о o" МИСОСЧЧ1 CD

III 'II I

EWdOH CO CO CO 0 0 CO CO CO 1 0 0 со со со ю ю

as о >s а. rfV-

© © © © < ©

Ю ЮСООО T-H CM CM CM CM Ю

cfV+ CO CO (M .cn CM 00 ON CO GO CD CO CO CM 1—1 CN CO CO

чхзоньвне -он¥оэн rH ^ 00 CM 00

© ^ >—1 00 CO CO CM CO CO

BKdoH

20,0

10,0

70

,0

80,0

20,0

о «я а. c/V- S*fMNO О

CD со ' CO CO 0 0" i—' со см см ю ю

cfV + ЮЮПЬИ CM 10 CD CO 00 1—< CM CM CM (M CO CO

ЧХООНЬВНБ -ОН¥ОЭН CD CO CO ОО О О CD CO CO CO О О CM CM CD ^

т BwdoH

50,0

50,0

50,0

50,0

о >s М а. rfv- c o o o c c t со CO TfH СЧ CO • 00 СЧ (M C\) CN Ю ^

c/V+ 41,1

22

,1

11.5

25.3

71

.6

28.4

Сезо

н

XII

—II

III—

V V

I—V

III

IX—

XI

Холо

дное

вре

мя

года

(X—

III)

Тепл

ое в

ремя

год

а (IV

—IX

)

зимой (с декабря по февраль) на всей ETC (районы I—III) одно-временно преобладает избыток осадков; весной (с марта по май) избыток и дефицит равновероятны, несколько преобладает дефи-цит. Летом (с июня по август) дефицит осадков встречается чаще избытка примерно в два раза. Осенью (с сентября по ноябрь) из-быток и дефицит осадков примерно равновероятны. Особенно на-глядно соотношение между избытком и дефицитом осадков в целом для всей ETC проявляется в холодное и теплое время года. В хо-лодное время избыток осадков одновременно в районах I— III встречается в 1,5 раза чаще, чем дефицит.

В районах I и II летом одновременный избыток наблюдается несколько чаще, чем дефицит. Другими словами, в бассейнах рек, воды которых будут использованы для переброски (Печора, Онега, Сухона), и Верхней Волги с июня по август в 26,3 % случаев вы-падает одновременно повышенное количество осадков. Это харак-терно для всего теплого времени года. Дефицит осадков равно-вероятен и в теплое, и в холодное время года.

Во всем бассейне р.> Волги (одновременно районы II, III) зимой и осенью преобладает избыток осадков, летом — их дефицит (при-мерно в два раза чаще, чем избыток). Как видно из данных табл. 3, в теплое время года во всем бассейне р. Волги чаще наб-людается (51,9%) дефицит осадков. Он примерно равновероятен в холодное (48,1 %) и теплое время года (51,9 %) .

В таблицах 1—3 приведены также данные по повторяемости случаев, когда на всей рассматриваемой территории или на пло-щади, равной или меньшей 75 % площади соответствующих регио-нов, преобладала норма, т. е. отношение осадков данного месяца конкретного года к их многолетнему значению, равное 80—120%. Аналогичные данные приведены по повторяемости неоднозначных полей, характеризующихся «пестрым» распределением аномалий. Повторяемость их по сезонам года в общем больше, чем повторяе-мость нормы для всей территории одновременно (районы I—III) . Для регионов, откуда будет забираться сток, и Верхней Волги та-кое поле более характерно в теплое время года — с апреля по сен-тябрь (68,8 %). Д л я всего бассейна р. Волги (районы II, I I I ) , нао-борот, норма равновероятна и в холодное, и в теплое время года (районы I—III) . В районах I, II ситуация, близкая к норме, пре-обладает в холодное время года.

Изучение устойчивости дефицита и избытка осадков во времени показало, что в большинстве лет (65,5%) дефицит осадков в году бывает от 3 до 6 месяцев. В градацию от 2 до 7 месяцев попадает 85,7 % лет. Дефицит осадков наблюдается еже-годно.

Избыток осадков внутри года имеет меньшую повторяемость. В 84,5 % случаев он бывает от 1 до 5 месяцев в году, в 6 % лет он не наблюдался ни в одном месяце года.

В табл. 4 приведены данные по вероятности сохранения знака аномалий осадков на ETC от месяца к месяцу, характеризующие временную устойчивость знака аномалии.

12* 179

Таблица 4 Вероятность сохранения знака аномалий осадков (ДР) на ETC от месяца

к месяцу (%)

Знак аномалии

Число месяцев

Знак аномалии

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Общие суммы

случаев

-АР 50,8 25,6 15,4 5 ,3 1 .0 1,0 1,0 207 +АР 66,0 23., 1 5 ,8 2 ,9 1,0 0 , 5 — 0 , 5 — 173

В исследовании за случай сохранения знака аномалии прини-малась ситуация, при которой поле соответствующего знака ано-малии, проявляющееся одновременно в районах I—III, имело место в одном, двух, трех и более месяцах подряд.

Как и в Срединном регионе, поля аномалий отрицательного знака на ETC оказываются более устойчивыми, чем поля избытка осадков [3]. Однако с очень редкой повторяемостью (0,5%) поле избытка осадков на рассматриваемой территории сохранялось 8 месяцев подряд, тогда как в Срединном регионе это наблюдалось за период с 1891 по 1975 г. всего 4 месяца/Увеличение повторяе-мости и устойчивости положительной аномалии осадков на ETC по сравнению со Срединным регионом является следствием физико-географических особенностей положения ETC, климат которой (прежде всего режим увлажнения) в большей мере, чем Средин-ного региона, определяется близостью Атлантического океана и его морей.

Рассматриваемый район ETC является центральной частью I естественного синоптического района по типизации атмосферных процессов, предложенной Вангенгеймом [2]. В связи с этим свой-ства западного (W), меридионального (С) и восточного (Е) ти-пов атмосферной циркуляции проявляются здесь более четко, чем в Срединном регионе.

Общее число случаев с хорошо выраженным дефицитом и из-бытком осадков на ETC, выбранных для установления связей с ти-пами атмосферной циркуляции, составляет соответственно 147 (82 %) и 95 (83 %) месяцев из общего количества месяцев от-дельно с дефицитом и избытком.

В Срединном регионе крупные отрицательные аномалии осад-ков в районах I—III имели место в 91 месяце (или 54,5 % общего числа случаев с одновременным на этой территории дефицитом осадков). Крупные положительные аномалии осадков во всем Сре-динном регионе наблюдались в 70 % месяцев (от общего числа случаев, равного 34).

Различия в числе случаев одновременных аномалий осадков, проявляющихся на больших площадях (районы I—III) ETC и Сре-динного региона, связаны, вероятно, прежде всего с интенсив-

но

ностью циркуляции атмосферы над рассматриваемыми регионами, а также с размерами регионов. В циркуляционном отношении это выражено в большей интенсивности западного переноса на ETC, с преимущественной локализацией над ней центральных, более су-хих частей антициклонов. Периферии антициклонов при процессах типа Е чаще имеют место над Срединным регионом.

Исследование циркуляционных условий формирования крупных аномалий месячных осадков на ETC выполнялось для холодного и теплого времен года, а также всех сезонов года. Для каждого случая были взяты конкретные месячные нормы числа дней с ти-пами W, С, Е и их отклонения от соответствующей многолетней нормы.

Установлено (табл. 5), что наибольшая повторяемость типа Е наблюдается в холодное время года с максимумом в декабре, наи-меньшая— летом (минимум в июне и в июле). Максимум повто-ряемости процессов типа С приходится на весну, а минимум — на зиму (декабрь). Однако число случаев типа С меньше, чем Е, и составляет около половины (или несколько больше) числа случаев с типом Е. '

Таблица 5

Среднее многолетнее число дней с разными типами циркуляции атмосферы над северным полушарием [2]

Тип Месяц цирку-

ляции I II ш IV V VI VII VIII IX X XI XII

W 11,8 8,8 9 ,7 9 , 0 8 ,6 10,4 9 ,8 12,3 13,3 12,1 10,7 10,2 с 6 ,3 5 ,6 8 ,4 8,4 10,6 11,0 11,2 6 ,9 7,4 7 ,1 5 ,7 5 ,0 Е 12,9 13,9 12,9 12,7 11,8 8 ,5 / 9 , 9 11,8 9 , 3 11,7 13,6 15,7

Максимум числа дней с типом W приходится на осень (сен-тябрь), а минимум — на весну (май).

Анализ циркуляционных условий формирования хорошо выра-женных крупных аномалий месячных осадков одновременно в рай-онах I—III ETC показал их существенное различие в случаях избытка и дефицита осадков. Наиболее четко эти различия прояв-ляются для более крупных интервалов времени, например соответ-ственно для теплого и холодного времени года.

Так, выявилась связь избытка осадков с процессами типов W и С, а дефицита осадков — с процессами типа Е. Однако в холод-ное время года эта связь выражена более четко, особенно для от-рицательной аномалии осадков.

При анализе случаев формирования избытка осадков установ-лено, что в холодное время года по сравнению с теплым несколько меняется роль типов циркуляции W и С.

181

В холодное время года дефицит месячных осадков на ETC в 90,3 % (74 из 82 месяцев) наблюдался преимущественно при по-вышенной повторяемости процессов типа Е. Исключение составили февраль 1916 г., октябрь 1949 г., когда преобладал тип W, а также декабрь 1908 г., январь 1950 г., когда число дней с типом С было выше нормы. В декабре 1894 г., январе 1897 г. и феврале 1959 г. одновременно преобладали типы W и С. Просмотр синоптических процессов перечисленных месяцев показал, что хотя они и отне-сены с учетом их генезиса к типам W, С и их комплексу ( W + C ) , однако по характеру барического поля эти типы близки к разно-видностям процессов типа Е в начальных стадиях развития.

В теплое время года дефицит месячных осадков при повышен-ной в течение месяца повторяемости процессов типа Е отмечался в 45 случаях из 65 (74 %). В остальных 26 % случаев имели место дефицит процессов этого типа и повышенная повторяемость про-цессов преимущественно типов W или W + C одновременно и еще реже (3 случая) — процессов типа С.

Процессы типа С для случаев больших дефицитов осадков в теплое и холодное время года (соответственно в 69 и 70 % слу-чаев) вообще отсутствовали. Процессы типа W чаще, чем в холод-ное время года, имели повышенную повторяемость в месяцы с де-фицитом осадков. Это и понятно, так как для типа W характерно формирование пояса высокого давления в центральных и южных районах ETC. В теплое время года нередко этот пояс является исходным синоптическим положением для последующего развития стационарного антициклона над ETC, т. е. тип W переходит в тип Е. 'Таким образом, можно сказать, что дефицит осадков на ETC в это время года формируется при аномальном развитии про-цессов типа Е й при таких разновидностях процессов типа W, ко-торые характеризуются поясом высокого давления в умеренных и южных широтах, когда циклоническая деятельность смещена в более высокие широты.

Избыток осадков в холодное время года в 91,8 % месяцев (от общего числа случаев, равного 61) образуется при повышенной повторяемости процессов либо типа W (39,3%), либо типа С (29,5%), либо типа W + C (23,0%). Процессы типа Е при этом, как правило, либо отсутствуют, либо имеют минимум. Если они оказываются выше нормы (в 29,5% случаев), то встречаются на-ряду с процессами типа W или С. При этом процессы типа Е ха-рактеризуются стадиями развития, близкими к процессам типов W и С («гренландские» процессы, по Вангенгейму [2]) .

Лишь в 4 из 61 случая (декабрь 1901 г., 1919 г.; февраль 1955 г., январь 1956 г.) избыток осадков наблюдался при повышенной по-вторяемости процессов типа Е и дефицита типов W и С.

В теплое время года избыток осадков формируется при повы-шенной повторяемости процессов типа W либо С (82,2%), однако соотношения их несколько иные, чем в холодное время года. В теп-лое время осадкообразующими чаще (35,7%) оказываются про-цессы типа С, затем типа C + W (25%) и только затем типа W

182

(21,3%). В холодное время года в случае избытка осадков, как отмечалось выше, преобладают процессы типа W. В 75 % случаев избыток осадков отмечается при дефиците типа Е. В тех случаях, когда в теплое время отмечалось превышение типом Е нормы, од-новременно имело место соответствующее превышение нормы ти-пом либо С, либо W. Лишь в двух случаях (август 1941 г., апрель 1935 г.) избыток осадков отмечался при положительном отклоне-нии от нормы повторяемости типа Е и отрицательном отклонении повторяемости типов W и С.

В табл. 6 приведены данные, характеризующие сезонную повто-ряемость аномалий осадков в сочетании с аномалиями типов цир-куляции. Анализ данных таблицы показывает, что основные зако-номерности формирования аномалий осадков, обнаруженные для холодного и теплого времени года, сохраняются и по сезонам. При этом следует заметить, что рассмотренные сезонные особенности формирования аномалий месячных осадков в зависимости от ано-малий типов циркуляции атмосферы W, С, Е тесно связаны с се-зонными особенностями самих типов циркуляции атмосферы.

Таблица 6

Повторяемость аномалий осадков ( ± Д Р ) в сочетании с аномалиями типов циркуляции W, С, Е по сезонам года на ETC (%)

Сезон

Ано

мали

я ос

адко

в

- Аномалия типов циркуляции

Сум

ма в

сех

случ

аев Сезон

Ано

мали

я ос

адко

в

W W + C; C + W - с W + E С + Е Е + С E + W Е

Сум

ма в

сех

случ

аев

X I I - I I + Д Р 23,5 20,6 5,9 11,8 5,9 17,6 5,9 8,8 55,8

34 - Д Р 2,3 7 ,0 2 ,3 7 ,0 9 , 3 14,0 2 ,3

8,8 55,8 43

I I I - V + Д Р 31,6 21,0 26,3 15,8 — — — 5,3 19 —АР 2 ,7 108 — 5,4 5,4 16,2 10,8 48,6 37

V I — V I I I + Д Р 20,0 20,0 30,0 .— — — 30,0 10 - Д Р 7,1 17,9 10,7 3 ,5 ' — 3 ,5 17,9 39,3 28

I X - X I +АР 19,2 38,5 23,1 3 ,8 3,8 11,5 — 26 - Д Р 10,3 — 2,6 5,1 12,8 10,3 7 ,7 51,4 39

Исследование связи аномалий осадков с типами циркуляции атмосферы в Срединном регионе показало, что выявленные связи не всегда имеют большую вероятность. Сказанное объясняется прежде всего тем, что месячные характеристики циркуляции атмо-сферы для этого региона при анализе аномалий режима увлажне-ния являются в основном фоном развития осадкообразующих про-цессов.

Для выявления особенностей циркуляции в случаях нарушений связей рассматривались конкретные синоптические, процессы. В результате установлено, что формирование хорошо выраженных аномалий на территории Срединного региона происходит при суще-ственно различной повторяемости типов W, С, Е. Наиболее четко

183

различия повторяемости проявляются в холодное время года. Сле-дует отметить, что поскольку карты осадков, соответствующие ано-малиям типов W, С, Е построены только для теплого периода года [1], для анализа условий формирования месячных аномалий осад-ков за холодный период пришлось привлечь данные по аномалиям атмосферного давления.

Исследование показало, что дефицит осадков на всей террито-рии Срединного региона в холодное время года имел место чаще всего (75 %) при повышенной по сравнению с нормой повторяе-мости процессов типа Е и пониженной повторяемости процессов типов С и W. Одновременно пониженная повторяемость типов С и W имела место в 42 % случаев.

Таким образом, в холодное время года основными процессами, формирующими аномалии осадков противоположного знака в Сре-динном регионе, являются процессы меридионального (С) и во-сточного (Е) типов циркуляции. С процессами типа С связано по-вышенное по сравнению с нормой количество осадков, с процес-сами типа Е — пониженное их количество.

Процессы типа W оказывают неоднозначное влияние на увлаж-ненность Срединного региона. Характер влияния во многом зави-сит от условий возникновения этих процессов. Так, когда процессы типа W возникают наряду/ с процессами типа С, с которыми свя-зано интенсивное поступление на Срединный регион влажных масс воздуха, они также характеризуются значительной увлажнен-ностью. Это связано с тем, что данные процессы имеют еще черты типа С, после которого возникли. Когда же процессы типа W раз-виваются на фоне проявления типа Е, они во многом имеют черты типа Е и потому не сопровождаются выпадением в Срединном ре-гионе повышенного количества осадков.

В теплое время года синоптические процессы характеризуются меньшими барическими градиентами, меньшими размерами бари-ческих образований, меньшими скоростями их перемещения и т. д. Кроме того, и различия типов синоптических процессов в теплое время года слабее, чем в холодное. В результате зависимость из-бытка и дефицита месячных осадков в Срединном регионе от пов-торяемости указанных синоптических процессов в течение месяца (соответственно типов С и Е) выражена слабо, особенно в случае дефицита. Так, дефицит осадков почти одинаково часто бывает как при повышенной, так и при пониженной повторяемости процессов типа Е. Когда процессы типа Е характеризовались отрицательной аномалией, выше нормы была повторяемость процессов типов W и С . При типе W это имело место в сентябре 1899 г., апреле 1910 г.» мае 1916 и 1917 гг., июне 1926 г., июле 1928 г., июне и июле 1929 г., августе 1943 г; при типе С — в июне 1911 г., июле 1912 г., мае 1918 г., июне 1930 г., сентябре 1933 г., мае 1941 и 1951 гг., сентябре А951 г., июне 1957 г. В нескольких случаях дефицит был даже при одновременном превышении нормы процессами типов W и С и почти полном отсутствии процессов типа Е, т. е. как бы при иде-альных условиях для формирования избытка осадков.

184

Вместе с тем избыток осадков в теплое, как и в холодное время года, имел место преимущественно (в 84 % случаев) при повышен-ной повторяемости процессов типов W и С. Нарушение этой связи отмечалось лишь в одном случае, когда избыток осадков наблю-дался при повышенной повторяемости процессов типа Е наряду с процессами типа С.

Дополнением к изложенному для Срединного региона является совместное исследование хорошо выраженных аномалий .осадков и отклонений от нормы среднего месячного давления воздуха. Оно показало, что аномалии давления в Срединном регионе характери-зуются значительным разнообразием распределения очагов его роста и падения. Однако можно установить аналогию в их распре-делении для случаев дефицита и избытка осадков. Эта аналогия характеризует преобладание определенных синоптических про-цессов в выделенных группах. Так, например, для дефицитов осадков в Срединном регионе в холодное время года, наблюдав-шихся в период с 1900 по 1975 г.1, в 45 месяцах характерны в основном только четыре варианта распределения аномалий дав-ления.

В связи с тем что аномалии давления различаются в разных ме-сяцах разных сезонов2, для характеристики распределения анома-лий давления для каждого варианта строились карты не средних групповых аномалий, а вероятности отрицательного знака анома-лий (—Ар) . Лишь в одном случае, когда объединялось всего три месяца, была построена карта средних значений аномалий.

Вероятность (—Ар) выражена в процентах от общего числа случаев, входящих в группу. Вероятность (—Ар) менее 50 % ука-зывает на преобладание положительной аномалии.

Четко выраженная положительная аномалия осадков на всей территории Срединного региона в холодное время года наблюда-лась в основном при двух вариантах распределения аномалий дав-ления (рис. 3 а, б), хорошо соответствующих типовому их распре-делению при меридиональном (рис. За ) и западном (рис. 3 6) ти-пах атмосферной циркуляции. Однако не во всех случаях в эти две группы входят месяцы с повышенной повторяемостью процессов типов циркуляции соответственно С и W. Так, в случаях варианта 3 а (ноябрь 1933 г. и октябрь 1953 г.), входящих в данную группу, повышенной повторяемостью характеризовались процессы типа W. Как и следовало ожидать согласно аномалиям давления, выше нормы были процессы типа С.

Таким образом, распределение аномалий давления на рис. За , б подтверждает зависимость положительной аномалии осадков в Срединном регионе от меридиональной (рис. За ) и западной (рис. 3 б) форм циркуляции.

1 За более ранние годы карт аномалий давления в нашем распоряжении не было.

2 Например, в мае или сентябре аномалии давления, как правило, значи-тельно больше, чем в июле и августе.

185

Рис. 3. Карты повторяемости (%) аномалий давления воздуха ( + Лр) в случае избытка осадков за 1891—1975 гг. Холодный период года.

Варианты: а — первый, б — второй.

Для распределения аномалий давления первого варианта (рис. З а) характерны во всех случаях отрицательные аномалии на большей части территории Срединного региона. Как видно на рис. З а , линия 100% вероятности этого знака охватывает терри-торию от Полярного круга на севере до 55° с. ш. на юге, а- с запада на восток —всю ширину Срединного региона. Эта область —Ар связана с отрицательной аномалией, преобладающей на северо-во-стоке ETC и Баренцевом море.

Второй вариант (рис. 3 6) характеризуется отрицательной ано-малией давления, занимающей умеренные широты Европы и Си-бири. Срединный регион почти весь охватывается 100 %-ной ве-роятностью аномалии этого знака.

I 2 0 4 0 6 П ^ д п ~ ^ Т Л

Рис. 4. Карта повторяемости (%) аномалий давления воздуха (+Лр) в случае избытка осадков за 1891—1975 гг. Теплый период года.

Характер распределения давления воздуха в холодное время года (рис. 3 а, б) позволяет предположить, что избыток осадков на рассматриваемой территории связан с развитием циклонической, деятельности на большей части Срединного региона при ослабле-нии и смещении сибирского антициклона к юго-востоку и югу. Цик-лоны, приносящие влажные воздушные массы, в случаях первого варианта (рис. 3 а) приходят на данный регион с северо-запада,, из районов Гренландского и Баренцева морей. В случае второго, варианта (рис. 3 б) циклоны приносят воздух из районов Атлан-тики (при западно-восточном переносе), а также из районов Чер-ного и Средиземного морей (при меридиональном потоке по типу С). Наиболее характерными месяцами с распределением анома-лий давления являются январь 1964 г. (первый вариант) и ноябрь 1963 г. (второй вариант).

В трех случаях (октябрь 1962 г., декабрь 1964 г., октябрь 1970 г.) распределение аномалий давления не аналогично рассмот-ренным вариантам. Для них характерна небольшая положительная

187

аномалия на территории Срединного региона, что свидетельствует о некотором усилении сибирского антициклона. Таким образом, в этих случаях нет соответствия между месячными осадками и по-лями среднего месячного давления.

Хорошо выраженная положительная аномалия осадков в Сре-динном регионе в летнее время года в рассматриваемом ряду лет, как уже отмечалось выше, наблюдалась всего пять раз. В четырех случаях она имела место при повышенной повторяемости (как и в холодное время года) процессов типов W и С, а в одном случае (август, 1970 г . )—при повышенной повторяемости процессов ти-пов Е и С. Распределение аномалий давления оказалось анало-

188

Рис. 5. Карты повторяемости (%) аномалий давления воздуха (—Ар) в случаях дефицита осадков за 1891—1975 гг. Холодный период года.

Варианты: а — первый, б — второй, в — третий.

гичным лишь в трех годах (рис. 4). В Целом оно имеет некоторое внешнее сходство с циркуляционной картиной второго варианта для холодного времени года (рис. 3 6).

На основе рис. 4 можно заключить, что формирование положи-тельной аномалии осадков в теплое время года в этих случаях связано с развитием интенсивной циклонической деятельности. С та-ким же характером циркуляции связано формирование положи-тельной аномалии и в двух других случаях этой группы. В них рас-пределение аномалий давления на всей территории Евразии сильно отличается от представленного на рис. 4 и друг от друга. Однако для обоих характерно наличие на большей части Срединного ре-гиона (как и в первых трех случаях) также отрицательной анома-лии давления. Большой дефицит осадков в рассматриваемом ре-гионе, как отмечалось выше, наблюдался часто и в теплое, и в хо-лодное время года. В подавляющем числе случаев с дефицитом осадков в любое время года для распределения аномалий среднего месячного давления воздуха характерно наличие на всей (или почти всей) территории Срединного региона положительной ано-малии давления (рис. 5, 6). Как правило, область положительной аномалии, .охватывающей Срединный регион, оказывается очень обширной. Центр ее находится либо над Уралом и восточными районами ETC, либо над арктическим побережьем Сибири. Такая локализация положительной аномалии в холодное время года (рис. 5) указывает на усиление сибирского антициклона и сме-щение его к западу и северу* а в теплое время года (рис. 6);— на преобладание в рассматриваемом районе антициклогенеза.

Ш

Отмеченные особенности циркуляции характерны для процессов восточного типа.

В некоторых случаях, особенно в теплое время года, дефицит осадков в Срединном регионе отмечается при отрицательной ано-малии давления на его территории. В холодное и теплое время года' распределение аномалий давления характеризуется четырьмя ва-риантами. Первые варианты (рис. 5 а, 6 а) объединяют наиболь-шее число месяцев (по 15 месяцев в каждом). Для них характерна положительная аномалия давления над Сибирью. Вероятность по-ложительной аномалии давления, равная 100 % ,_лриходится на

190

Рис. 6. Карты повторяемости (%) аномалий давления воздуха (—Ар) в случае дефицита осадков за 1891—1975 гг: Теплый период года.

Варианты: а — первый, б — второй, в — третий.

центральные районы Западной Сибири. В .большинстве лет, осо-бенно для холодного времени года, весь Срединный регион, вплоть до 35° с. ш., охватывается положительной аномалией давления. Та-ким образом, над рассматриваемым регионом при первом варианте распределения аномалий давления преобладают процессы антицик-логенеза, обусловливающие дефицит осадков.

Второй вариант распределения аномалий давления (рис. 5 б, 6 б) отличается от первого тем, что области 100 %-ной вероятности положительной аномалии давления (на рисунках— : области нуле-вой вероятности отрицательной аномалии) смещены к западу, на ETC и Урал. Это означает, что над этими районами во всех слу-чаях (в холодное время года 12 случаев, в теплое—-8) имеет место антициклогенез. Над Срединным регионом антициклогенез имеет место не всегда. Однако когда он отсутствует, циклогенез также не бывает активным. Поэтому здесь, как и в случае первого ва-рианта, имеет-место дефицит осадков. Характерными для второго варианта являются декабрь 1959 г. и август 1945 г.

Третий вариант распределения аномалий давления в холодное время года (рис. Ъв) объединяет 10 месяцев. В какой-то мере он имеет сходство со вторым вариантом для теплого времени года-(рис. 6 6). Для него характерна область положительной аномалии, протянувшаяся с востока на запад — с северных широт ETC и За-падной Сибири на северные районы Северной Атлантики. Большая часть Срединного региона также занята положительной анома-лией. Это свидетельствует об усиленном развитии сибирского ан-тициклона и распространении его отрога на северо-запад. При та» ком барическом поле полностью блокируется поступление влажных

191

масс на Срединный регион. Наиболее характерным для этого ва-рианта является январь 1969 г.

Четвертый вариант распределения —Ар в холодное время года, наблюдавшийся в 7 месяцах, является как бы нетипичным, проти-воречащим выявленным ранее закономерностям В этих 7 меся-цах дефицит осадков в Срединном регионе имеет место при отри-цательной аномалии давления в северной части региона. Поло-жительная аномалия наблюдается лишь в южной его части. Наиболее характерным случаем такого, нетипичного распределения —Ар является январь 1955 г.

Для теплого времени года также имеется группа лет (четвер-тый вариант) которая нетипична по связи месячных сумм осад-ков со средним месячным давлением воздуха. Этот вариант объеди-няет 6 месяцев ряда лет. На большей части Срединного региона чаще всего имеет место отрицательная аномалия давления.

Следует отметить, что первые три варианта аномалий давления в холодное время года (рис. 5 а, б, в) в подавляющем большинстве случаев наблюдаются при повышенной повторяемости процессов только типа Е или одновременно с процессами типа С или W. В четвертом варианте связь с типом Е нарушается, ибо в ряде слу-чаев этот вариант наблюдался при сильно повышенной повторяе-мости процессов западного типа.

В теплое время года первые два варианта распределения (рис. 6 а, б) связаны с четко выраженной повышенной повторяе-мостью процессов типа Е. В третьем варианте (рис. 6 в) и осо-бенно четвертом (нетипичном) варианте повышенная повторяе-мость типа Е отмечается в сочетании с процессами типов W и С. В ряде же случаев имеет место повышенная частота процессов типа W либо С (либо одновременно их обоих) при дефиците про-цессов типа Е. Эти случаи нарурают связь дефицита осадков в Срединном регионе с процессами типа Е. По-видимому, при осу-ществлении третьего и четвертого вариантов в теплое время года синоптические процессы характеризовались какими-то особыми чертами, которые обусловили слабую увлажненность в Срединном регионе и вместе с тем не получили отражения на картах сред-него месячного давления воздуха. Установление причины наруше,-ния связи аномалий месячных осадков в Срединном регионе с ме-сячными характеристиками атмосферной циркуляции для этих ва-риантов требурт проведения специальных исследований.

Выводы

1. Во всех регионах ETC, затрагиваемых территориальным пе-рераспределением водных ресурсов, дефицит осадков ( < 4 0 % нормы) формируется примерно в два раза чаще, чем их избыток

1 Для четвертого варианта карты не приводятся.

192

{ > 1 6 0 % нормы). 2. В бассейнах рек Печоры, Онеги, Сухоны, Верхней Волги де-

фицит и избыток осадков одновременно на всей территории (районы I, II) равновероятны и имеют повторяемость порядка 1 1 % .

В целом на всем бассейне р. Волги в 14 % случаев преобладает •одновременный дефицит осадков.

3. Избыток осадков, охватывающий всю изучаемую часть ETC, чаще (71,6 % ) встречается в холодное время года; в теплое —пре-обладает их дефицит (48,6 %). Для бассейнов рек Печоры, Онеги, •Сухоны, Верхней Волги одновременный избыток осадков в холод-ное время года встречается реже дефицита (соответственно 38,8 и 5 0 % ) ; в теплое время года — наоборот. Для всего бассейна р. Волги преобладает распределение повторяемости аномалий •осадков, характерное для всей изучаемой части ETC.

4. Дефицит осадков на ETC (по данным за период с 1891 по 1975 г.) наблюдается ежегодно, хотя бы в один из месяцев года. Чаще всего он наблюдается от 2 до 4 месяцев в году. Почти в 26 % случаев дефицит осадков, начавшийся в одном месяце, может со-храниться и в следующем месяце.

Избыток осадков может иметь место не каждый год, однако он может сохраняться до 8 месяцев (в 0,5 % случаев). Вероятность сохранения знака избытка осадков в течение 2 месяцев подряд со-ставляет 23,1 %.

5. Избыток осадков на ETC как в холодное, так и в теплое время года формируется процессами западного (W) и меридио-нального (С) типов циркуляции атмосферы и их сочетаниями ( W + C ; C + W ) .

Дефицит осадков формируется при преобладании восточного (Е) типа циркуляции атмосферы.

Эти закономерности сохраняются во все сезоны года. 6. В холодное время года в Срединном регионе основными про-

цессами, формирующими аномалии осадков, являются процессы меридионального и восточного типов циркуляции атмосферы: с первыми связано повышенное по сравнению с нормой количе-ство осадков, со вторыми — пониженное. С процессами типа W аномалии осадков связаны неоднозначно: когда эти процессы раз-виваются наряду с процессами типа С, чаще всего наблюдается положительная аномалия осадков. Если же процессы типа W раз-виваются одновременно с процессами типа Е, то месячное количе-ство осадков характеризуется преимущественно дефицитом осад-ков.

7. В теплое время года зависимость месячного избытка и дефи-цита осадков от повторяемости процессов типов С и Е выражена слабее, чем в холодное время года, особенно в случае дефицита. Избыток же осадков в теплое время года отмечается преимущест-венно при повышенной повторяемости процессов С и W.

8. Циркуляционные условия формирования аномалий месяч-ных осадков в Срединном регионе, определеннйге по месячной

1 3 Заказ № 454 1 9 3

повторяемости типов циркуляции W, С, Е, подтверждаются соот-ветствующей локализацией полей аномалий среднего месячного давления воздуха. Нарушение связи хорошо выраженных месяч-ных избытка и дефицита осадков с отрицательной и соответст-венно положительной аномалией среднего месячного давления воз-духа на территории Срединного региона имело место в 17 % случаев.

9. Полученные выводы имеют предварительный характер и тре-буют дальнейших уточнений, основанных на более полном исход-ном материале.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В о р о б ь е в а Е. В. Характеристики осадков при основных формах атмосферной циркуляции.— Труды ГГО, 1967, вып. 211, С.-81—93.

2. Г и р с А. А. Основы долгосрочных прогнозов погоды.— Л.: Гидрометео-издат, I960,—560 с.

3. М е ж з о н а л ь н о е п е р е р а с п р е д е л е н и е водных ресурсов/Под ред. А. А. Соколова, И. А. Шикломанова.— Л.: Гидрометеоиздат, 1980.— 375 с.

Н. Н. Брязгин, А. И. Воскресенский

МЕТОДИКА УСТРАНЕНИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ В РЯДАХ МЕСЯЧНЫХ СУММ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ

В МЕТЕЛЕВЫХ РАЙОНАХ СССР

В настоящее время в связи с большим вниманием к исследова-нию естественных и антропогенных изменений климата возникает все большая необходимость в рядах наблюдений за различными климатическими характеристиками. Одним из основных элементов климата являются атмосферные осадки, однако их ряды по аркти-ческим станциям, особенно зимние, имеют такую значительную не-однородность, что до сих пор не используются ни для научных, ни для практических целей.

Измерения осадков на арктических и субарктических станциях производятся с большими погрешностями, особенно во время мете-лей, которые отмечаются в Арктике в основном с октября по май. Погрешности месячных сумм осадков зимой по осадкомеру, дости-гают нескольких сотен процентов. Это происходит вследствие наду-вания снега, поднятого ветром с земли при метелях. Кроме того, нарушение однородности рядов, касающееся как твердых, смешан-ных, так и жидких осадков, произошло и при массовой замене дож-демеров с защитой Нифера на осадкомеры Третьякова в период 1952—Г954 гг. Устранение этой неоднородности на сети метеороло-гических станций СССР (кроме арктических) производится по ме-тодике, предложенной Ц. А. Швер [6]. Для арктических условий исключить указанную неоднородность оказалось значительно слож-нее, чем для умеренных широт, особенно для твердых осадков. Это происходит вследствие особого влияния сильных ветров на измере-ние осадков. Если для осадкомера основная погрешность обуслов-лена надуванием «ложных» осадков в приемный сосуд, то для дож-демера, напротив,— выдуванием уловленных твердых осадков из приемного сосуда. Эти противоположные погрешности двух при-боров обусловлены различием их устройства, механизм надувания и выдувания осадков описан в работе [3]. Из данных табл. 1 хорошо видна неоднородность рядов осадков, измеренных по дождемеру и осадкомеру на станции о. Диксон, взятых за 10 лет.

12* 195

Таблица 5:

Сравнение количества осадков, измеренных по дождемеру и осадкомеру, на о. Диксон (мм)

Прибор Год Январь Июль ' За год

Дождемер 1949 3 ,7 38,2 195,6 Дождемер 1950 2 ,9 36,7 165,0 1951 8 ,3 47,6 226,9 1952 5 , 3 38,6 305,3 1953 4 ,8 .27,8 282,3

Сумма — 25,0 188,9 1175,1

Среднее — 5,0 37,8 235,0 Осадкомер 1954 167,9 36,2 730,1 Осадкомер

1955 86,3 65,1 470,3 1956 48,8 26,0 342,7 1957 32,2 19,3 407,9 1958 39,2 26,9 340,0

Сумма — 374,4 173,5 2291,0 Среднее — 74,9 34,7 458,2

Д а ж е в среднем за пятилетия в январе различие в показаниях дождемера и осадкомера составляет 25 раз. В годовых суммах это различие только пятикратное; это объясняется тем, что в летний период показания дождемера и осадкомера не различаются, т. е. измерение жидких осадков различными приборами производится с одинаковой точностью. Например, в июле среднее количество осадков для пятилетий близко. Показанная неоднородность ряда твердых осадков на о. Диксон характерна для большинства аркти-ческих станций.

В работе [3] были проанализированы экспериментальные па-раллельные наблюдения по дождемеру и осадкомеру в Арктике. Уточнение этой методики позволило использовать ее для приведе-ния дождемерных месячных рядов к осадкомерным в зависимости только от средней месячной скорости ветра.

Коэффициенты Ки переводные от показаний дождемера к пока-заниям осадкомера, вычислялись по отношению месячного коли-чества осадков, измеренных осадкомером (Q0), к их количеству по дождемеру (<2Д):

Зависимость значений К\ от средней месячной скорости ветра по арктическим станциям строилась раздельно для твердых, сме-шанных и жидких осадков. Коэффициент корреляции в среднем оказался равным (0,80—0,85) ±0,03, причем для зависимости твер-дых осадков был введен второй параметр —• месячная сумма осад-ков по дождемеру. В таблицах 2 и 3 представлены коэффициенты

196.

Таблица 5:

Коэффициенты пересчета месячного количества жидких и смешанных осадков по дождемеру на осадки по осадкомеру в зависимости от средней

месячной скорости ветра на высоте 2 м

Вид осадков Средняя месячная скорость ветра, м/с

Вид осадков

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5

Жидкие (Ki, ж)

Смешанные (Ки с)

1,01

1,05

1,01

1,08

1,01

1,10

1,02

1,13

1,03

1,18

1,04

1,24

1,05

1,30

1,06

1,38

1,07

1,45

Вид осадков Средняя месячная скорость ветра, м/с

Вид осадков 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0

Жидкие (Ки ж)

Смешанные (Ки с)

1,09

1,55

1,10

1,62

1,12

1,70

1,13

1,80

1,15

1,90

1,16

2,02

1,18

2,15

1,19

2,23

1,20

2,30

П р и м е ч а н и е . Для жидких осадков средняя месячная температура воз-духа выше 2,5 °С, для смешанных — от —3,5 до 2,5 °С.

Таблица 3 Коэффициенты пересчета месячного количества твердых осадков

по дождемеру на осадки по осадкомеру в зависимости от средней месячной скорости ветра на высоте 2 м и количества осадков

Средняя месячная скорость ветра,

м / с

Количество осадков по дождемеру, мм Средняя месячная скорость ветра,

м / с 2 8 15 25 30 и более

1 , 5 1 , 1 ' 1 , 1 1 , 1 1 , 1 1 , 1 2 , 0 1 , 2 1 , 1 1 , 1 1 , 1 1 , 1 2 , 5 1 , 4 1 , 3 1 , 3 1 , 2 1 , 1 3 , 0 1 , 7 1 , 4 1 , 4 1 , 3 1 , 2 3 , 5 2 , 2 1 , 8 1 , 6 1 , 4 1 , 3 4 , 0 2 , 8 2 , 2 1 , 8 1 , 5 1 , 4 4 , 5 3 , 5 2 , 7 2 , 2 1 , 8 ' 1 , 5 5 , 0 4 , 2 3 , 3 2 , 5 2 , 2 1 , 6 5 , 5 5 , 0 4 , 2 3 , 0 2 , 5 1 , 8 6 , 0 6 , 3 5 , 0 3 , 9 2 , 8 2 , 0 6 , 5 7 , 4 5 , 7 4 , 6 3 , 4 2 , 2 7 , 0 8 , 5 6 , 5 5 , 3 4 , 0 2 , 5 7 , 5 1 0 , 0 7 , 8 6 , 0 4 , 6 2 , 9 8 , 0 1 1 , 2 9 , 0 6 , 9 5 , 4 3 , 5 8 , 5 1 2 , 1 9 , 5 7 , 5 5 , 7 3 , 8 9 , 0 1 3 , 0 1 0 , 0 8 , 0 6 , 0 4 , 0 9 , 5 1 3 , 7 1 1 , 0 9 , 0 7 , 0 4 , 5

1 0 , 0 1 4 , 5 1 2 , 0 1 0 , 0 8 , 0 5 , 0

П р и м е ч а н и е . Средняя месячная температура воздуха ниже —3,5 "С.

197.

пересчета месячного количества осадков по дождемеру на осадки по осадкомеру — жидких (Ki, ж), смешанных (К\,с) и твердых (Кит)- Скорость ветра дана на.высоте 2 м. Это сделано потому, что приборы, измеряющие ветер, установлены на станциях на вы-сотах 6—15 м и более. Переход от скорости ветра на высоте флю-гера к уровню 2 м производится с помощью логарифмического ко-эффициента Ка-

кл= lg и .

го

lg

где 2ф — высота флюгера, м; — высота осадкомера, равная 2 м; Zq — параметр шероховатости (м), который для зимних условий в Арктике равен 0,005 м. Д л я всех арктических станций коэффици-ент Кл рассчитан и приведен в работе [4].

Д л я определения преобладающего вида осадков в какой-либо месяц проведено исследование повторяемости выпадений осадков различного вида в зависимости от температуры воздуха. Анализ этой связи показал, что явное преобладание жидких осадков отме-чается в месяцы, средняя температура воздуха которых выше 2,5°С, в месяцы с твердыми осадками температура воздуха ниже —3,5°С и в месяцы с преобладанием смешанных осадков средняя температура воздуха находится в пределах —3,5. . . + 2 , 5 °С (см. табл. 2 и .3) . В указанных пределах средней месячной темпе-ратуры воздуха жидкие осадки составляют 45 %, смешанные 4 0 % и твердые 30 %. За этими пределами 70 % осадков и более отно-сятся к твердым или жидким.

Д л я более строгого учета различного вида осадков при приве-дении дождемерных рядов к осадкомерным следует применять по каждому конкретному месяцу все три коэффициента (Ki, щ, Ki, с, /Ci, т), используя их по весовому вкладу в месячную сумму осадков согласно табл. 4.

С помощью табл. 4 определим по средней месячной температуре воздуха вклад количества различного вида осадков в их общую сумму для данного месяца. Затем на таблицах 2 и 3 находим по средней месячной скорости все три коэффициента пересчета (Кi,®, К\,с, Ki,t). Умножив долю вклада каждого вида осадков' в про-центах на найденные коэффициенты пересчета соответственно каж-дому виду осадков, получим три других коэффициента с учетом их веса. Затем поочередно умножим их на сумму измеренных осадков по дождемеру, после чего сложим три полученные значения, раз-делим на 300 (.100 % и три значения) и получим месячную сумму осадков, приведенную к показаниям осадкомера.

Проверка этого метода приведения (с использованием данных табл. 4) показала, что вполне достаточно выявить месяц с пре-обладанием какого-либо вида осадков и выполнить приведение только по таблицам 2 и 3.

198

; Таблица 4

Вклад количества осадков различного в ида в и х месячную с у м м у в зависимости о т средней месячной температуры в о з д у х а ( % )

Средняя месячная темпера-

тура воздуха,

° С

Осадки Средняя месячная темпера-

тура воздуха,

° С

Осадки Средняя месячная темпера-

тура воздуха,

° С жидкие смешан-ные твердые

Средняя месячная темпера-

тура воздуха,

° С жидкие' смешан-ные твердые

- 1 0 0 0 100 0 4 0 4 0 2 0 - 9 0 2 9 8 1 50 3-Й 15 - 8 0 5 9 5 2 6 0 30 10 - 7 2 10 88 3 7 5 20 5 — 6 .. 5 15 8 0 4 80 17 3 - 5 10 2 0 70 5 8 5 13 2

15 2 5 6 0 6 9 0 9 1 - 3 2 0 30 5 0 7 9 5 4 1 — 2 2 5 4 0 3 5 8 98 2 0 —1 3 0 4 5 2 5 9 99 1 • 0

10 100 0 0

Если приведение дождемерных рядов к осадкомерным произве-дено, то такие ряды еще не являются однородными (подчеркнем, что это относится только к твердым осадкам), ими нельзя пользо-ваться для исследований колебаний осадков или тем более для рас-четов водного баланса. Этим устраняется только один вид неодно-родности.

Осадкомерные ряды арктических и субарктических станций имеют большие погрешности, как указывалось выше, за счет на-дувания «ложных» осадков. Эта погрешность меняется в зависи-мости от скорости ветра, поэтому ряды осадков и не могут быть однородными. Для устранения этой неоднородности необходимо введение поправки на погрешность измерений осадкомером. По-скольку существует методика исправления ежедневных (суточных) измерений осадков [2, 5], воспользуемся ею, изменив примени-тельно к месячным суммам осадков. Дело в том, что месячная сумма измеренных осадкомером осадков состоит из осадков, вы-павших при слабых ветрах, когда метели не наблюдались, и осад-ков, выпавших при метелях. Поправочные коэффициенты для твер-дых осадков ежедневных измерений при указанных различных ус-ловиях погоды противоположным образом связаны с фактической скоростью ветра. Как известно, введение поправок в ежедневные измерения осадков должны производиться с помощью поправоч-ных коэффициентов (Кт) е или (Сн)е (рис. 1). Как видно на ри-сунке, один из коэффициентов больше единицы (недоучет осадков при слабых ветрах), другой — меньше единицы (надувание «лож-ных» осадков при сильных ветрах).

Для введения поправок непосредственно в месячную сумму осадков осреднение коэффициентов (Кт)е и (Сн)е неправомерно, особенно в диапазоне скоростей ветра от 5 до 8 м/с (на высоте

199.

2 м). При такой методике потребовалась бы информация о по-вторяемости скоростей ветра в данном месяце данного года и вы-числения были бы громоздкими. Кроме того, средняя месячная ско-рость ветра не будет соответствовать скорости ветра, при которой выпадали осадки. Поэтому поступили следующим образом. По пяти арктическим станциям было произведено введение поправок в сроч-

Рис. 1. Зависимость поправочных коэффициентов (Кт) е и (Сн)е от фактической скорости ветра (У2) на высоте 2 м.

ные измерения осадков по кривым ежедневных поправочных коэф-фициентов. По исправленным таким путем месячным суммам осад-ков (QH) И измеренным суммам (Q0) получили отношение их QJQo, которое является уже месячным поправочным коэффици-ентом {Ki, Сн)м. Отложив его значения по оси ординат, а по оси абсцисс среднюю месячную скорость ветра, найдем зависимость единого месячного поправочного коэффициента для устранения не-однородности в месячных суммах осадков (рис. 2).

Как видно из рис. 2, кривая месячных значений (Кг, Сн)м ока-залась сдвинутой влево от соответствующих кривых (/Ст)(. и (Сн)е (см. рис. 1), используемых при ежедневных измерениях осадков.

200

Это закономерно и объясняется тем-, что в значение средней месяч-ной скорости ветра входят все наблюдения скорости ветра начи-ная от штилей, а для кривых рис. 1 необходима скорость ветра, наблюдаемая при выпадении осадков.

Хотя разброс точек для кривых месячных значений поправоч-ных коэффициентов значителен (см. рис. 2), коэффициенты корре-ляции показывают достаточную надежность этих кривых. Коэффи-циенты корреляции рас-считывались раздельно (Кпъсн)м для двух частей зависи- 1<8\ мости (/Ст, Сн)е, которые имеют различный харак-тер связи со скоростью ветра. Первая часть кри-вой от начала оси абс-цисс до перелома (иду-щая вверх, V2=0-r-ч-2,7 м/с) имеет полу-логарифмическую зако-номерность, а вторая часть кривой, опускаю-щаяся вниз (F2==2,7ч-н-12 м/с), подчиняется степенной закономерно-сти. Рассчитанные коэф-фициенты корреляции для обеих частей кривой (Кт, Ch)m равны 0,78± ±0,04 и 0,75±0,05 соот-ветственно.

Для окончательного получения однородных рядов месячных сумм твердых осадков пред-ставлена таблица 5, где входом для получения поправочных коэффициентов является сред-няя месячная скорость ветра, приведенная к уровню 2 м (высота осадкомера). При пользовании табл. 5 следует прежде всего выя-вить месяц с твердыми осадками. Это производится по табл. 3 по средней месячной температуре воздуха или, если требуется боль-шая точность, по табл. 4.

Полученные с помощью такой методики ряды месячных сумм твердых осадков являются однородными и могут быть использо-ваны для исследования колебаний климата, обслуживания отра-слей народного хозяйства и т. д. Однако для расчетов водного баланса эти ряды необходимо еще откорректировать поправками на смачивание осадкомера и испарение осадков из осадкомера.

Что касается однородности рядов месячных сумм жидких и смешанных осадков, то они могут считаться однородными для

10 Vz м/с

Рис. 2. Зависимость общего поправочного ко-эффициента (Кт, Сн)м для исправления месяч-ных сумм твердых осадков от средней месячной

скорости ветра (V2) на высоте 2 м.

201

Таблица 5

Поправочные коэффициенты для устранения неоднородности в рядах, месячных сумм твердых осадков

Средняя месячная скорость 1,0 1,5 2 ,0 2 ,5 ветра на высоте 2 м, м/с 1,0 1,5 2 ,0 2 ,5 2 , 7 3 ,0 1,16 1,29 1,42 1,60 1,70 1,48

Средняя месячная скорость 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 ветра на высоте 2 м, м/с 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5 6 ,0 м, м/с 1,22 1,07 0,94 0,85 0,78 0,70

Средняя месячная скорость 6 ,5 ветра на высоте 2 м, м/с 6 ,5 7 ,0 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0

(Ят, ^н)м .0,65 0,61 0,57 0,54 0,51 0,49 Средняя месячная скорость

ветра на высоте 2 м, м/с 9 ,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 0,47 0,45 0,43 0,42 0,40 0,39

указанных целей, но приведение дождемерных рядов к осадкомер-ным является обязательным и для этих видов осадков.

Данная методика устранения неоднородности в рядах месяч-ных сумм зимних осадков может применяться не только для арк-тических станций, она пригодна и для метеостанций других мете-левых районов. Это возможно потому, что влияние метелей на из-мерения осадков не зависит от географических условий. Кроме того, поправочные коэффициенты при слабых и умеренных ветрах взяты с учетом исследований погрешности осадкомера в умеренных широтах [1], где отмечаются и более слабые ветры, чем в Арктике.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Б о г д а н о в а Э. Г. Зависимость показаний осадкомера Третьякова от скорости ветра.— Труды ГГО, 1965, вып. 175, с. 87—97. . .

2. Б р я з г и н Н. Н. Среднее количество осадков в Арктике с учетом погрешностей осадкомеров.— Труды ААНИИ, 1976, вып. 323, с. 40—74.

3. Б р я з г и н Н. Н. Приведение рядов дождемерных наблюдений к рядам осадкомерных и корректировка месячных сумм осадков в Арктике.—• Труды ААНИИ, 1976, вып. 328, с. 44—52.

4. Д о п о л н е н и е № 3 к «Указаниям для гидрометеорологических стан-ций по введению поправок к измеренным величинам атмосферных осадков» (для полярных и метелевых районов).— Л.: Ротапринт ААНИИ, 1969.— 10 с.

5. С т р у з е р Л. Р., Б р я з г и н Н. Н. Методика вычисления поправок к измеренным величинам атмосферных осадков в полярных районах,— Труды ГГО, 1971, вып. 260, с. 61—76.

6. Ш в е р Ц. А. Исследование результатов наблюдений по дождемеру и осадкомеру.— Л.: Гидрометеоиздат, 1965.— 170 с.

О. Г. Сорочан, Т. А. Башарова, JI. В. Шаночкина

ХАРАКТЕРИСТИКА АНОМАЛИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА НА ТЕРРИТОРИЯХ, ЗАТРАГИВАЕМЫХ

МЕЖЗОНАЛЬНЫМ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Статья содержит результаты исследования синхронности и асинхронности месячных аномалий температуры воздуха для райо-нов ETC и Срединного региона, затрагиваемых межзональным пе-рераспределением водных ресурсов.

Рассматриваемые территории были разделены на те же круп-ные районы, как и при изучении синхронности и асинхронности ано-

' малий осадков [2, рис. 1]. По этим районам оценивался знак ано-малии температуры воздуха. За положительную аномалию темпе-ратуры воздуха (+Af) принималось такоё-ее отклонение от нормы, при котором на 75 % и более соответствующей площади A ^ + за отрицательную аномалию — ее отклонение от нормы, при котором А ^ — 1 °С (для тех же критериев по площади).,Счи-талось, что норма заключена в пределах —1 °С<С^<1 °С.

В данном исследовании не учитывался сезонный ход аномалий температуры воздуха (зимой она чаще, чем летом, бывает больше ± 1 °С), поскольку изучалась не интенсивность аномалий, а повто-ряемость ее знака.

Материалом для исследования послужили карты аномалий тем-пературы воздуха северного полушария, изданные ГГО, за период с 1881 по 1960 г., а с 1961 по 1975 г.-—карты месячной аномалии температуры воздуха, составленные в Гидрометцентре СССР.

Синхронность и асинхронность аномалий температуры воздуха , изучались раздельно для выделенных районов ETC и Срединного региона. Кроме того, соответствующие районы ETC сравнивались с районами Срединного региона по следующей схеме.

Для каждого из регионов: 1) вся ETC или Срединный-регион (районы I — I I ) охвачены

аномалией одного знака; 2) аномалией температуры воздуха одного знака охвачены

районы I, II ETC или Срединного региона, а в районе III наблю-далась аномалия другого знака, норма или неоднородное поле (I— II, III).

203

Сравнение между собой районов ETC и Срединного региона: 1) аномалия температуры воздуха одного знака одновременно

охватывает всю ETC и Срединный регион (синхронность знака аномалии). То же для аномалий разных знаков;

2) аналогично для отдельных частей ETC и Срединного региона (соответственно районы I—I; I—II; II—II; II, ,111—II, III).

В таблицах 1 и 2 приведены результаты исследований, обоб-щенные за год отдельно для всей ETC, Срединного региона и их районов.

Таблица 1

Характеристика аномалий температуры воздуха за год на ETC и в Срединном регионе за период 1881—1975 гг.

Регион Общие сведения

Районы

Всего Регион Общие сведения

I - I I I I—II, III Всего Регион Общие

сведения + -

+(1—11); - ( I I I ) •

-(1-Й); +(Ш)

Всего

ETC

Срединный

Число случаев N % от N=782 Число случаев N % от iV=653

273 34,9 202

30,9

337 43,1 274

41,9

90 11.5 95

14.6

82 10.5

82 12.6

782 100 653 100

Таблица 2

Характеристика аномалий температуры воздуха за год на сравниваемых районах ETC и Срединного региона за период 1881—1975 гг.

S s >7! Районы

Регион

Я & S Ь 9 Й I, И, III I - -I II-- I I I-- п II, ш -- п , III

Регион

Знак

аь

тем

пер

возд

уха

ч.-с. % ч. с. % ч. с. % ч. с. % ч. с. %

ETC • Срединный

+ + 142 27,5 211 26,9 165 22,4 131 17,5 136 21,4

ETC Срединный

214 41,5 342 43,7 297 40,3 249 33,2 274 43,1

ETC Срединный

+ 78,0 15,1 113 14,5 152 20,5 209 27,8 127 19,9

ETC Срединный + 82,0 15,9 117 14,9 123 16,6 161 21,5 99,0 15,6

Сумма 516 100 783 100 737 100 750 100 636 100

П р и м е ч а н и е . Ч. с.— число случаев аномалий соответствующего знака.

204

Как видно из данных табл. 2, на всей ETC И в Срединном ре-гионе (районы I—III) отрицательная аномалия температуры воз-духа встречается несколько чаще,, чем положительная.

Положительная аномалия температуры в районах I—II и отри-цательная в районе III соответствующих регионов встречается чаще, чем в случае, когда в районах I—II Л ^ — 1 °С, а в районе III А ^ 1 ° С . Другими словами, Д ^ 1 °С одновременно в бассейнах рек Северной Двины, Печоры и Верхней Волги бывает несколько чаще, чем A t ^ — 1 °С. При этом в низовьях р. Волги, на Север-ном Кавказе в первом случае наблюдается отрицательная анома-лия температуры воздуха, а во цтором случае — положительная, т. е. имеет место их асинхронность.

В Срединном регионе положительная аномалия температуры чаще охватывает почти весь бассейн р. Оби и большую часть Ка-захстана и Средней Азии (районы I—II). При этом в восточных предгорных и горных районах имеет место аномалия противопо-ложного знака.

Если рассматривать годовую характеристику знака аномалий, полученную при сравнении отдельных районов ETC и Срединного региона (табл. 2), то можно видеть следующее. Одновременно на ETC и в Срединном регионе примерно в 1,5 раза чаще преобла-дает отрицательная аномалия температуры воздуха. Данное соот-ношение в основном сохраняется и несколько увеличивается (до двух раз) для всех других случаев сочетания знаков аномалии в соответствующих районах.

Повторяемость асинхронности аномалий температуры воздуха для различного сочетания знака аномалий в целом на ETC и в Срединном регионе и отдельных их районах показывает, что число случаев, когда на ETC наблюдается положительная анома-лия, а в Срединном регионе отрицательная и наоборот, примерно одинаково. То же имеет место при соотношении знаков аномалий в северной части ETC и Срединного региона (т. е. на северном склоне — районы I—I). Однако при сравнении района Верхней и Средней Волги и большей части Казахстана и Средней Азии пре-обладает ситуация, при которой в районе II ETC чаще наблю-дается А ^ + 1°С, чем At^.—1 °С (соответственно 20,5 и 16,6%). Аналогичная ситуация имеет место на ETC, когда на северном склоне и в бассейне Верхней и Средней Волги имеет место положи-тельная аномалия температуры, а в бассейне р. Оби, в Казахстане и на большей части Средней Азии — отрицательная аномалия и наоборот (соответственно 27,8 и 21,5 %)•

Таким образом, в среднем за год положительная аномалия температуры воздуха на ETC в районах изъятия стока встречается чаще, чем в Срединном регионе. Это становится понятным, если учесть особенности формирования термического режима на ETC и в Срединном регионе в различные сезоны года.

На рис. 1 дается повторяемость положительной аномалии тем-пературы воздуха для всех месяцев года на ETC, в Срединном регионе и в отдельных их районах. Как видно на рисунке,

положительная аномалия на рассматриваемых территориях пре-обладает в холодное время года. Наименьшая повторяемость наб-людается с апреля по сентябрь. Некоторое ее уменьшение отме-чается в марте. В апреле повторяемость положительной анома-лии температуры несколько увеличивается (также, как^в октябре). Этого и следовало ожидать, учитывая сезонные особенности в ходе аномалии температуры воздуха, т. е. в сезонном ходе ее интенсивности.

Рис. 1. Годовой ход повторяемости (%) положительной ано-малии температуры воздуха синхронно на ETC и в Средин-

; ном регионе за период с 1881 по 1975 г. Районы: 1 — 1, II, III ; 2 — 1; 3 — I I ; 4 — 1 - Й ; 5 — II, III.

На рис. 2 приведен годовой ход повторяемости отрицательной аномалии температуры воздуха на ETC и в Срединном регионе и в отдельных их районах. Для него характерно возрастание числа случаев Д ^ — 1 °С в период с июня по ноябрь, относительно вы-сокая повторяемость Л*sg;j—1 °С для некоторых районов в январе, марте и апреле. •

Анализ причин такого хода повторяемости синхронности знаков

206

аномалий на ETC, в-Срединном регионе и в отдельных- их районах позволяет предполагать, что основным фактором^ определяющим одновременность положительных аномалий в переходные сезоны и в холодное время года, является атмосферная циркуляция. Наи-большее влияние весной и осенью может оказать междуширотный обмен. В результате этого теплые вторжения с юга могут привести к значительному потеплению на больших территориях и их частях.

В холодное время года положительная аномалия температуры воздуха обусловлена не только междуширотным обменом, но и западным переносом. Роль последнего в это время года оказы-вается более существенной.

X

Рис. 2. Годовой ход повторяемости (%) отрицательной аномалии тем-пературы воздуха синхронно на ETC и в Срединном регионе за период

с 1881 по 1975 г. Районы: / — I, II, III ; 2—1; 3 — II; 4 — 1—II; 5 — II, III .

Атмосферная циркуляция также определяет формирование от-рицательной аномалии температуры воздуха на отдельных рас-сматриваемых и сравниваемых территориях. Возрастание повто-ряемости At^.'—1 °С в переходные.сезоны и холодный период года обусловлено увеличением арктических вторжений, связанных с ин-тенсификацией общей циркуляции атмосферы. Существенное зна-чение в это время года для формирования отрицательных анома-лий температуры, особенно на ETC, имеют выносы воздуха, вы-холоженного в системе сибирского антициклона.

В теплый период года для ETC основной причиной, приводя-щей к формированию отрицательной аномалии температуры воз-духа, является западный перенос, с которым поступают относи-тельно холодные и влажные океанические воздущные массы; в меньшей мере — арктические вторжения. Для Срединного ре-гиона во все сезоны года отрицательная аномалия температуры

207

воздуха формируется в основном под влиянием холодных аркти-ческих вторжений.

В тех случаях, когда положительная или отрицательная ано-малия температуры воздуха охватывает огромную территорию (на-пример, одновременно ETC и Срединный регион), в любой сезон года все названные факторы действуют одновременно.

7 /о

г-

12

10

I I _1_ _L J I II /// IV V V! VII VIII IX X XI XII

Рис. 3. Годовой ход повторяемости (%) аномалий температуры воз-духа разного знака асинхронно на ETC ( Д ^ — 1 °С) и в Срединном

регионе ( Д ^ + 1 °С) за период с 1881 по 1975 г. Районы (соответственно ETC и Срединный регион): 1 — 1, II, III—I, II, III ;

2 — 1—1; 3 —II—II; 4 — 1—II; 5 — 11, III—II, III .

Более сложные причины вызывают возникновение аномалий разного знака в целом на ETC и в Срединном регионе и их от-дельных районах (рис. 3, 4).

Как видно на рис. 3, отрицательная аномалия температуры воз-духа на ETC и положительная в Срединном регионе чаще всего имеет место в переходные сезоны (с марта по июнь и в сентябре— Октябре). Зимой, когда процессы общей циркуляции более одно-родные, преобладает синхронность знака аномалии ( Л ^ + 1 °С или А ^ — 1 ° С ) .

208

В переходные сезоны повышенную повторяемость Д ^ — 1 °С на ETC обусловливают меридиональные процессы, способствующие выносу воздушных масс из более северных, чем зимой, районов Атлантического океана и из Арктики. В Срединном регионе в это время года положительная аномалия температуры воздуха форми-руется в результате выносов теплых воздушных масс из теплых южных субтропических районов. Такая ситуация бывает главным

%

Рис. 4. Годовой ход повторяемости (%) аномалий температуры воздуха разного знака асинхронно на ETC ( A t ^ — 1 ° С ) и в Срединном регионе ( Д — 1 °С) за период с 1881 по 1975 г: Районы (соответственно ETC и Срединный регион): 1 — I, II, III—I, II,

I I I ; 2 —I—I; 3 — II—II; 4 - 1 — I I ; 5 —I I , III—II, III .

образом тогда, когда над центром или востоком ETC стациони-рует малоподвижная область пониженного давления. Для районов изъятия стока на ETC (район I) и района II Срединного региона наибольшая повторяемость этого сочетания знаков аномалий на-блюдается в холодный период года.

Ситуация, при которой на ETC наблюдается положительная аномалия температуры воздуха, а в Срединном регионе — отрица-тельная (рис. 4), чаще всего имеет место в теплый период года й реже весной. Это также связано с особенностями преобладающих

14 Заказ № 454 209

процессов общей циркуляции атмосферы и их проявлением в со-ответствующие месяцы года, что приводит к такому распределению знаков аномалий на ETC, в Срединном регионе и на территории выделенных на них районов.

Особый интерес представляет характеристика устойчивости зна-ков аномалий температуры воздуха во времени. Соответствующие данные, показывающие повторяемость сохранения знака аномалий температуры для всей ETC и для всего Срединного региона, при-ведены в табл. 3.

Таблица 3

Повторяемость сохранения знака аномалий температуры воздуха на ETC и в Срединном регионе (районы I—III) за период с 1881 по 1975 г. (%)

Регион Знак аномалии

Число месяцев подряд Регион Знак

аномалии 1 2 3 4 5 6- 7 • 13

ETC ' + + 64,5 20,3 9 ,9 3 , 5 0 ,6 о д Срединный

' + + 72,7 20,3 4 ,9 0 ,7 0 ,7 0,7 ETC _ 65,8 18,8 8,9 5 ,0 1,0 0 ,5 — 0 ,5 Срединный 68,7 20,9 4 ,9 4 ,4 0 ,5 0 ,5

0 ,5

На ETC и в Срединном регионе наибольшую повторяемость имеют аномалии температуры воздуха длительностью 1 месяц. Реже встречаются аномалии обоих знаков продолжительностью 2 ме-сяца. За период с 1881 по 1975 г. продолжительность положитель-ной аномалии температуры воздуха на ETC не встречалась ни разу более 6 месяцев подряд.

На территории Срединного региона наибольшая продолжи-тельность положительной аномалии повторяемостью 0,7 % соста-вила 7 месяцев подряд. За рассматриваемый 85-летний. период времени здесь ни разу не встретилась повторяемость А / ^ 1 ° С продолжительностью только б месяцев подряд, хотя в принципе она была возможна.

Отрицательная аномалия температуры на ETC и в Срединном регионе имела в основном наибольшую продолжительность, рав-ную 6 месяцев. Однако на ETC в 1941—1942 гг. наблюдалась от-рицательная аномалия температуры воздуха, продолжающаяся 13 месяцев подряд. Она приходилась на часть теплого и в основном на холодный период года. При этом за период с 1881 по 1975 г. на ETC не было ни одного случая, когда отрицательная аномалия имела бы длительность только 7, 8, 9, 10, 11 или 12 месяцев подряд.

Большой интерес для научных оценок характеристик погодных и климатических условий, при которых будет осуществляться пере-броска части стока, представляет изучение различных сочетаний аномалий температуры воздуха и атмосферных осадков. Оно тре-бует проведения специальных исследований.

210

Выводы

1. Положительные аномалии температуры воздуха отдельно на ETC и в Срединном регионе чаще всего наблюдаются в холодный период года (с октября по апрель), а отрицательные — в основ-ном в переходные сезоны и в конце теплого и начале холодного периодов. В среднем за год положительная аномалия имеет повто-ряемость для ETC и Срединного региона соответственно 34,9 и 30,9 %, а отрицательная — 43,1 и 41,9 %. Годовой ход аномалий оп-ределяется прежде всего сезонными особенностями общей циркуля-ции атмосферы.

2. Обширные синхронные положительные аномалии одновре-менно на ETC и в Срединном регионе наиболее вероятны, так же как и для каждого из этих регионов, в холодный период года, а отрицательные-—в теплый. В среднем за год повторяемость поло-жительной аномалии одновременно на ETC и в Срединном регионе составляет 27,5%, а отрицательная—41,5%, т. е. процессы, при-водящие к формированию обширных полей отрицательной анома-лии температуры воздуха, оказываются более устойчивыми.

3. Обширные асинхронные аномалии температуры воздуха для всей ETC и Срединного региона, т. е. разное сочетание знаков ано-малий (+Л£ на ETC и — At в Срединном регионе, и наоборот) имеют примерно одинаковую повторяемость (порядка 15—16%).

4. Обширные аномалии температуры воздуха обоих знаков на' ETC и в Срединном регионе проявляются подряд не более 6—7 ме-сяцев в году (исключением является продолжительность At^

—1 °С на ETC в 1941—1942 г., достигавшая 13 месяцев).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А н и с к и н а Н. А., С о р о ч а н О. Г. Циркуляционные условия фор-мирования аномалий месячных осадков в районах ETC и Срединного региона.— См. наст, сборник, с. 175—193.

2. М е ж з о н а л ь н о е п е р е р а с п р е д е л е н и е водных ресурсов.— Л.: Гидрометеоиздат, 1980.— 375 с.

3237

JI. П. Бурова

РОЛЬ НАЗЕМНОЙ КОНДЕНСАЦИИ В ПРОЦЕССАХ ВЛАГООБОРОТА В АРКТИКЕ

В полярных областях Земли, являющихся областями конверген-ции атмосферной влаги, значительное _ место уделяется изучению осадков, их методическим особенностям, структуре, пространствен-но-временному распределению. Однако учет характерных для Арк-тики атмосферных гидрометеоров (изморозь, иней, ледяные иглы, гололед), вносящих определенный вклад в общую сумму осадко-накопления, не является достаточно полным. Очевидно, настала необходимость количественно оценить удельный вес этих осадков, а следовательно, и их роль в процессах влагооборота Арктики. Это важно еще и потому, что в настоящее время в связи с предполагае-мой переброской части стока северных и сибирских рек требуется оценить возможное изменение климатических условий и элемен-тов влагооборота, обусловленных изменением ледовитости аркти-ческих морей. В данной статье главным образом дается количе-ственная оценка дополнительных осадков конденсационного про-исхождения.

До сих пор в литературе употребляется несколько терминов, ха-рактеризующих атмосферные гидрометеоры,— это «нарастающие осадки», «горизонтальные осадки», «осадки конденсации» (субли-мации). В дальнейшем здесь будет употребляться термин «конден-сационные осадки», поскольку он более точно отражает происхож-дение осадков данного вида.

Наблюдения за конденсационными осадками в Арктике, вы-полненные различными исследователями в разные годы и сезоны, показали, что вклад этих осадков в общую сумму осадков незна-чителен, но наблюдаются они с большим постоянством [1, 2, 4, 7—9].

Известно, что конденсационные (сублимационные) осадки об-разуются в результате насыщения воздуха водяными парами при отрицательной температуре. Поскольку воздух в полярных райо-нах очень часто бывает насыщен (и перенасыщен по отношению ко льду) , то конденсационные (сублимационные) отложения представ-ляют собой частое явление. Вследствие низкой температуры воз-

212

духа насыщающая упругость водяного пара мала, и поэтому кон-денсация и испарение характеризуются небольшой интенсивностью. Кроме того, образованию конденсационных осадков способствуют инверсии, благодаря которым приземный слой воздуха оказывается более теплым и влажным по отношению к подстилающей поверх-ности. Это вызывает поток влаги, направленный из атмосферы, и его конденсацию (сублимацию) у подстилающей поверхности. Суб-лимация водяного пара может происходить как непосредственно на поверхности снега и льда, в результате чего образуются осадки в виде изморози, так и в воздухе, что приводит к возникновению над поверхностью снега слоя ледяных облаков, тумана или дымки [9].

В данной работе будут рассмотрены результаты процессов на-земной конденсации исходя из полученных натурных наблюде-ний и проделанных расчетов, а также оценена роль конденсацион-ных осадков во влагооборотных процессах Арктики.

Установлено, что в зависимости от температуры, влажности воз-духа и ветра образуется тот или иной вид конденсационных осад-ков различной интенсивности. Эти осадки наблюдаются в Арктике практически в течение всего года и наиболее распространенным их видом является изморозь, имеющая зернистую или кристалличе-скую структуру. Исследования [1, 4, 5] показали, что наиболее бла-гоприятный диапазон температуры для отложения изморози на го-ризонтальную поверхность составляет — 5 . . . —20 °С при скорости ветра 2—7 м/с; при этом существенное образование изморози отме-чается при наличии туманов (на ледниках Новой Земли изморозь наблюдалась при температуре воздухе от —14 до •—44 °С).

Рассчитанные по станциям Арктики характеристики темпера-турно-ветровых комплексов [6] позволяют определить повторяе-мость благоприятных для образования изморози условий. Оказа-лось, что в период с ноября по март вышеуказанное сочетание температуры и ветра составляет 5—30% случаев из всех наблю-дений за многолетний период. В Западной Арктике (о. Рудольфа, м. Желания и др.) эти условия устойчиво сохраняются с ноября по март и составляют 15—25 % всех наблюдаемых сочетаний тем-пературы и ветра. В Центральном районе Арктики (острова Ко-тельный, Четырехстолбовой, бух. Тикси) число случаев сочета-ния температуры — 5 . . . —20 °С и скорости ветра 2—7 м/с сокра-щается до 2—9 %, а в восточном районе (о. Врангеля, м. Шмидта) вновь возрастает до 10—25 % и хорошо согласуется с циркуля-ционными особенностями.

С понижением температуры воздуха до — 2 5 . . . —35 °С и д а ж е до —50 °С чаще наблюдаются иней, мучнистая изморозь и ледя-ной туман. Нарастание инея в десятки раз меньше, чем нара-стание изморози, которой и принадлежит основная роль в накоп-лении продуктов конденсации [1, 5].

Производство наблюдений за атмосферными гидрометеорами хотя и несложно, но требует большой тщательности и поэтому до-статочно трудоемко. Частая смена погоды, наличие метелей,

213

поземков и снегопадов прерывают и сводят на нет начатые серии наблюдений. Поэтому до сего времени остаются денными и те на-блюдения за конденсационными осадками, которые были получены ранее. Не утратили своей значимости наблюдения, выполненные Н. В. Пинегиным на о. Большом Ляховском зимой 1928—1930 гг. и показавшие, что в условиях устойчивой антициклональной по-годы конденсационные осадки явились преобладающей формой вы-падения влаги из воздуха в периоды морозов и составили при-мерно 50 % общего приращения снежного покрова зимой [7]. В то же время наблюдения за конденсационными осадками на горизон-тальной поверхности, проведенные в последние годы на дрейфую-щих станциях «Северный полюс-6» и «Северный полюс-21», а также наблюдения, выполненные Н. В. Давидовичем и Н. Н. Брязгиным на ледниках Новой Земли и Северной Земли, показали, что конден-сационные осадки составляют в среднем только 5—10 % выпадаю-щих за год, достигая в отдельные месяцы 20 %] [1, 4, 5].

Проведенные в различные годы прямые наблюдения как на ледниках, так и в океане позволили получить значения интенсив-ности нарастания конденсационных осадков (мм/ч) для отдель-ных областей Арктики. Они оказались практически одинаковыми. Это дает возможность считать интенсивность нарастания конден-сационных осадков достаточно устойчивой величиной для север-ной полярной области. В таблицах 1 и 2 приведена средняя интен-сивность нарастания конденсационных осадков на плоской поверх-ности в Арктике независимо от формы атмосферных гидрометеоров и средняя интенсивность, полученная разными наблюдателями за периоды 1957—1959 и 1973—1975 гг.

Таблица 1

Средняя месячная интенсивность конденсационных осадков в Арктике (мм/ч)

I п ш IV V VI

Интенсивность 0,003 0,004 0,001 0,007 0,01 0,02

Число наблюдений 105 52 .31 30 29 43

VII VIII IX X XI XII

Интенсивность 0,05 0,04 0,02 0,008 0,003 0,003

Число наблюдений 51 48 96 83 59 75

Зная продолжительность того или иного вида конденсационных, осадков (или всех видов вместе) и их интенсивность, можно под-считать их вклад в общую сумму осадков. Д л я Арктики такие рас-четы до сих пор не производились. Получение продолжительности

214

; Таблица 4 Средняя интенсивность различного вида конденсационных осадков в Арктике

(мм/ч)

Зима {X—V), число наблюдений 464 Лето (VI—IX), число наблюдений 238

иней без тумана ледяные иглы изморозь при тумане

изморозь при * < 0 °с

капли воды при < > 0 °С

0,003 0,008 0,02 0,05 0,08

Таблица 3

Продолжительность конденсационных осадков в Арктике (ч), средняя за 2 года (1959 и 1973)

Станция I II Ш IV- V VI VII

«Северный полюс» 387 284 439 173 113 62 40 о. Рудольфа 352 168 194 ' 115 60 94 75 о. Диксон 406 337 299 266 96 88 21 о. Котельный 323 267 272 131 119 19 17 о. .Четырехстолбовой 173 439 491 180 144 86 44 м. Шмидта 237 165 166 182 98 40 . 12

Средняя продолжительность 313 277 310 175 105 65 35 по Арктике

Станция VIII IX X XI XII Год

«Северный полюс» 125 357 551 499 477 3507 о. Рудольфа 213 257 564 221 425 2738 о. Диксон 28 100 370 496 427 2934 о. Котельный 39 159 209 242 324 2121 о. Четырехстолбовой 70 74 172 428 504 2805 м. Шмидта 28 69 129 147 393 1666

Средняя продолжительность 84 169 332 339 425 2629 по Арктике

конденсационных осадков за многолетний период достаточно тру-доемко, поэтому были сделаны выборки продолжительности всех видов атмосферных гидрометеоров за двухлетний период по ограни-ченной сети станций (на островах Рудольфа, Хейса, Диксоне, Ко-тельном, Четырехстолбовой, Врангеля, м. Шмидта, «Северный по-люс-6» и «Северный полюс-21») за 1959 и 1973 гг., характеризую-щие различные районы Арктики (табл. 3). Кроме то'го, для каждой станции были подсчитаны основные метеорологические характеристики, обусловливающие режим погоды и образование

215.

конденсационных осадков, а также рассчитано насыщение и пере-насыщение воздуха водяными парами по отношению ко льду. Вы-бор указанных лет вызван тем, что в 1959 и 1973 гг. велись пря-мые наблюдения за атмосферными гидрометеорами на дрейфую-щих станциях, и эти годы различались по режиму осадков. В месячные измеренные суммы осадков вводились поправки на по-грешность показаний осадкомеров. Корректировка производилась по методике А А Н И И [2].

По продолжительности и интенсивности конденсационных осад-ков были получены их количества по станциям и определена доля дополнительных осадков в процентах от общих (табл. 4) .

Анализ материалов наблюдений показал, что различные виды конденсационных осадков наблюдаются в течение всего года, их месячные количества невелики и составляют в среднем 1—2 мм зимой и 3—8 мм в июне—октябре. Максимальное количество (13,5 мм) наблюдалось на о. Рудольфа в августе 1973 г. и было свя-зано, как оказалось, с наличием низкой облачности и туманов. В зимний период, согласно годовому ходу, уменьшаются значения как общих, так и конденсационных осадков, что вполне законо-мерно для последних, так как связано с резким уменьшением вла-госодержания в холодных воздушных массах Арктики. Однако несмотря на небольшие месячные количества конденсационных осадков в процентном отношении они значительны — от 2 до 134%. ' Так, на о. Котельном в марте 1973 г. при устойчивой антицикло-нической погоде атмосферные гидрометеоры составили 85 % (1,3 мм) общих осадков, равных 1,5 мм. Н а о. Четырехстолбовом в декабре 1959 г. конденсационные осадки (в течение всего месяца наблюдалась изморозь) составили 134 % (2,3 мм) выпавших осад-ков, равных 1,7 мм.

Годовое количество конденсационных осадков колеблется в эти годы от 7 мм на м. Шмидта в 1959 г. до 32 мм в Арктическом бас-сейне, что составляет соответственно 2 и 20 % общих осадков. Годовые дополнительные осадки, осредненные по району Арктики, равны 20,4 мм, или 8 % общих выпавших осадков, равных 259 мм. Обращает на себя внимание увеличение конденсационных осадков в Арктическом бассейне, связанное с большим перенасыщением воздуха над ледяными полями. Следует отметить,...что количество конденсационных осадков, определяемых на плоскую поверхность, является минимальным.

Анализ материала за двухлетний период показал также, что образование конденсационных осадков происходит при средней месячной относительной влажности воздуха (определенной по на-сыщению над водой) в пределах 90—100 % и отрицательной тем-пературе (от 0 до —10 °С). При более низкой температуре воздуха образование указанных осадков может наблюдаться и при 8 0 % -ной относительной влажности. Пересчитанные значения влажности надо льдом составляют 90—105 %, тем самым устраняется сущест-вующее противоречие между имеющим место перенасыщением

216

к

й

N O ) . » <N (М if СЧ ю о тс оо •Ф г-н

ю ст> со •ф" 14

со ОО

оо га га ^

о

t> ,-н

to о га" >-Г

(N оо"

оо ю аГ

га ю

о t«-со о

ю uS

о -Г о

ю со"

<м оо 05"

СО га t-"

f in га (М t-IM IM га

га —i со ю

to га со"

со iM <м_ to га <з>

Е Е гС о со"

IM Ю СП со

оо со оГ >-<

О)

м Оз

05 «о аз

СО ю тн га са

ю lO t- о (М

о га"

га -ф" о

со •ф" СО <м" га о <м

S < <а а.

а о a вС ев

О

ю

со <>) со

ОО 00 га" - - >

га оо"

00 со to о

со (N

о оо оо о

о о

<М СП

оо оо га" о

СО

ю" СМ (М оо ю (N

о о

сч

гг S ч о

а з

оо 00 о со га"

оо сч 1-1

(N со

о со

ю г-"

(М <М t-со"

IM <N СО

оо га

cv .-Г СП га"

tN

о : а. о : а. О, О, а

* а. a о «О „м

.о „и 0_ О, 0,

2 ч о с

ч о £

Он .

и о о м К

S3 л ч о f-о X

217

00 ^ СП

СО -о

СМ ОТ 00 тН о со" ОТ о Ю СМ см

оо ч о

В к н Ki Р. < >» к о

гч ю t«. со" r-Г оГ

СМ <М 00 сгГ rS <м"

О СО •ф 1-Н

оо со ^ к" to

to Tf тн О

о ю

со тр со См" т—I -Ф

to о со « см

о с CD к к CD в ч

t-- ю со" .-ч"

см lO

со со

оо со LO СО t- S

« 00 О) см 1Л см" СО СО

СО О" о

(О оо со со < со

СО t--со" —Г

см о"

оо оо со О lO

в в о В а" СО Tf in —'

оо со со" т-Т

b- о оо —I.

оо ю

00 о to со" ~ t~-"

СО см о ~

ч в о к

CD в а ю . о о> а о в в ч CD сс щ ь & О f- 5 о ^ со 3 fe 33 О и 0 CD • О се 1 ш

я =к • в я в в

оо о t-." см"

rf оо о

СО t-см о

см lO

О <М со" .—I

ю от

о t--"

СО to

оо Ю со" О

to CM t~-t-" о"

«d< СП Г-" о"

о м CL q, а, 4

3 о

0,° й, О МП о, о, ^ о сз

а, 5 (D о

о \о ч о t-

а) SB Э4 °

« в S

, о ш га а л » 8 о S

- с е 5 2 *

« в >, О я в

к ffl В § со 3

м <D Я S « S о о. 1—1 л С и м о ч к в

218

воздуха водяным паром в атмосфере Арктики и неправильным определением относительной влажности воздуха по гигрометру при низкой температуре. Вопрос этот неоднократно обсуждался в ли-тературе [8, 10], но до сих пор измерение влажности при низкой температуре производится с большими погрешностями.

Рассмотренные за двухлетний период данные показали, что су-ществует физическая зависимость количества конденсационных осадков от недостатка насыщения — чем меньше дефицит влаж-ности, тем больше образуется конденсационных осадков (см. ри-сунок). Статистическая обработка и анализ рядов среднего годо-вого дефицита влажности (й) и суммы конденсационных осадков за год (Р к) дают основание считать такую зависимость значимой

ймбар/год

Зависимость количества конденсационных осадков (Р„) от дефицита влажности воздуха (d).

(коэффициент корреляции гР.кй равен —0,81, а Р к = 6,5 мм, сг<г = = 0,02 мбар) . Аналитически данная зависимость может быть вы-ражена следующим образом:

Рк = 33,6 - 39,2d.

Прямые измерения конденсационных осадков, произведенные в 1974—1977 гг. на куполе Вавилова (Северная Земля)', а также обобщенные наблюдения за все предыдущие годы дали возмож-ность Н. Н. Брязгину получить среднее количество конденсацион-ных осадков в целом для Арктики независимо от .района наблю-дений (табл. 5). Данные показывают, что основная роль в отложе-нии атмосферных гидрометеоров принадлежит изморози, вклад летних и зимних осадков примерно одинаков (протяженность зим-него периода вдвое больше, чем летнего), а годовое количество до-полнительных осадков всех видов (22,7 мм) близко к полученному нами в среднем за 2 года (20,4 мм). Это обстоятельство позволяет сделать вывод о достаточно устойчивом режиме отложений атмо-сферных гидрометеоров на плоскую поверхность в Арктике.

При рассмотрении роли конденсационных осадков во влагообо-ротных процессах Арктики необходимо знать площадь их распро-странения. Исследования, выполненные 3. М. Прик [8] и связан-ные с проблемой перенасыщения воздуха, позволят ответить на этот вопрос. Перенасыщение воздуха (относительно льда) во-дяными парами почти всегда сопровождается появлением атмо-сферных гидрометеоров, поскольку они достаточно часто могут

219

; Таблица 4

Среднее количество конденсационных осадков в Арктике, по Н. Н. Брязгину (мм)-

Вид конденсационных осадков I II III IV V VI VII VIII

Иней Изморозь Ледяные иглы Капли воды

0,2 0 ,3 0 ,6 0 ,0

0 ,2 0 ,2 0 ,7 0 ,0

0 ,2 0 ,2 0 ,3 0 ,0

0,1 0 ,3 0 ,3 0 ,0

0,1 0 ,4 0 ,2 0 ,0

0 ,0 1,2 0 ,0 0 ,4

0 ,0 1,8 0 ,0 0 ,9

0 ,0 3 ,0 0 ,0 0,7

Сумма осадков 1,1 1,1 0 ,7 0 ,7 0 ,7 1,6 2 ,7 3 ,7

Вид конденсационных осадков IX X XI XII Зима

(X—V) Лето

(VI—IX) Год"

Иней Изморозь Ледяные иглы Капли воды

0 ,0 4 ,2 0 ,0 0 ,5

0,1 3 ,0 0 ,2 0 ,0

0,1 0,9 0 ,3 0 ,0

0 ,2 0 ,5 0 ,4 0 ,0

1,2 5,8 3 ,0 0 ,0

0 ,0 10,2

0 ,0 2 , 5

1,2 16,0

3 , 0 2 , 5

Сумма осадков 4 ,7 3 ,3 1 ,3 1,1 10,0 12,7 22,7

наблюдаться и при относительной влажности порядка 8 0 — 9 5 % . Еще Вегенер отмечал, что степень перенасыщения тесно связана как с возникновением определенного явления, так и с его интенсивно-стью [10]. Лишь отсутствие на сети надежных приборов, точно определяющих влажность воздуха при низкой -температуре, не поз-воляет до настоящего времени получать правильные значения отно-сительной влажности.

3. М. Прик, взяв за основу метод Ф. Мальмгрена и усовершен-ствовав его, рассчитала по ряду станций Арктики относительную влажность и построила карты перенасыщения воздуха водяным па-ром относительно поверхности льда для зимних месяцев [8]. И з приведенных карт следует, что почти по всей Арктике (за исключе-нием Гренландского, Норвежского, Баренцева морей, западной по-ловины Карского и южной части Чукотского моря) имеет место перенасыщение воздуха водяным паром. При этом наибольшая влажность (больше 104 %) отмечается в северной части Канад-ского Арктического архипелага и прилегающей к нему части Арк-тического бассейна. Н а д выхоложенными районами Сибири и Грен-ландии перенасыщение еще больше. Таким образом, на большей части огромной территории северной полярной области к северу от 65ч с. ш. (площадь примерно 25 млн. км2) с декабря по март су-ществует устойчивое перенасыщение, в результате которого обра-зуются конденсационные осадки. В другие месяцы наблюдается кратковременное перенасыщение. Таким образом, общая продол-жительность периода, в котором образуются различные виды ат-мосферных гидрометеоров (кроме Северной Атлантики), охваты-

220.

вает почти целый год. Исключение составляют два-три летних ме-сяца, в которые происходят процессы испарения.

Благодаря проведенным исследованиям [2, 3], оценены от-дельные составляющие влагооборота и водный баланс системы Земля—атмосфера как над различными регионами, так и над се-верной полярной областью в целом. Ранее установлено, что общее количество осадков за год в Карском море составляет 270 км3, над акваторией Северного Ледовитого океана--5300 км3, а для об-ласти, расположенной к северу от 65° с. ш., увеличивается до 8900 км3 в год.

Расчеты показали, что количество конденсационных осадков', необходимо учитывать. Вклад их для акватории Карского моря со-ставляет примерно 20 км3, для Северного Ледовитого океана — около 400 км3, а для северной полярной области — 450—900 кма

в год (см. табл. 6).

Таблица 6 Вклад конденсационных осадков в общую их сумму за год

в северной полярной области

Осадки Конденса- Общие осадки Конденса-Район по осадко- ционные (уточненное ционные

меру, км3 осадки, км3 значение), км3 осадки, %

Карское море 270 22 290 8 Северный Ледовитый 5300 400 5700 8

океан Северная полярная об- 8900 4 5 0 - 9 0 0 9350-9800 5 - 1 0

ласть (севернее 65° с. ш.)

Следует отметить, что дополнительное количество осадков за счет конденсации по своему объему в несколько раз превышает планируемые в ближайшие десятилетия изъятия части стока се-верных и сибирских рек вместе взятых и сопоставимо (по Север-ному Ледовитому океану) с водозаборами воды *из рек в единой водохозяйственной системе страны в обозримом будущем. В Кар-ском море, где изъятие части стока сибирских рек может сказаться прежде, вклад конденсационных осадков составляет 22 км3 и бли-зок к отъему первой очереди.

Существует и другая особенность проявления роли конденса-ционных осадков во влагооборотных процессах Арктики. Благо-даря способности атмосферы находиться большую часть года в со-' стоянии насыщения и перенасыщения водяным паром по отноше-нию к поверхности льда, создается тот «конденсационный эффект», который наряду с другими факторами имеет большое значение для проявления современного циркуляционного механизма, в котором Арктика является природным «холодильником», обусловливаю-щим контрасты на полушарии.

221

В ы п о л н е н н ы е р а с ч е т ы с л е д у е т с ч и т а т ь п р и б л и ж е н н о й к о л и ч е -с т в е н н о й о ц е н к о й к о н д е н с а ц и о н н ы х о с а д к о в и их р о л и в о с а д к о -н а к о п л е н и и д л я с е в е р н о й п о л я р н о й о б л а с т и . О д н а к о п о л у ч е н н ы е о с н о в н ы е з а к о н о м е р н о с т и и ч и с л о в ы е з н а ч е н и я д а ю т д о с т а т о ч н о п о л н о е п р е д с т а в л е н и е об э т и х в и д а х о с а д к о в в А р к т и к е и н а д е ж -н о с т и р е з у л ь т а т о в д л я д а л ь н е й ш е г о их п р а к т и ч е с к о г о и с п о л ь з о в а -н и я . П р о и з в е д е н н ы е к л и м а т о л о г и ч е с к и е р а с ч е т ы у к а з ы в а ю т на з н а ч и м о с т ь к о н д е н с а ц и о н н ы х о с а д к о в й н е о б х о д и м о с т ь их у ч е т а в в о д н о б а л а н с о в ы х и э н е р г е т и ч е с к и х р а с ч е т а х , о с о б е н н о д л я боль-ш и х т е р р и т о р й й п о л я р н ы х о б л а с т е й .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Б р я з г и н Н. Н. Гололедно-изморозные явления в Арктике.— В кн.: Современное состояние и перспективы развития инженерных наблюдений за голо-ледно-изморозными явлениями. Л., 1970, с. 41—44.

2. Б р я з г и н Н. Н. Среднегодовое количество осадков в Арктике с уче-том погрешностей осадкомеров.— Труды ААНИИ, 1976, т. 323, с. 40—74.

3. В о с к р е с е н с к и й А. И., Б у р о в а Л. П. Составляющие влагообо-рота в атмосфере над Северным Ледовитым океаном, Гренландией и прибреж-ными районами суши.— Труды ААНИИ, 1976, т. 323, с. 115—126.

4. Д а в и д о в и ч Н. В. О роли наземного сублимационного льда 'в пита-нии Новоземельского ледникового покрова.— Гляциологические исследования, 1961, № 6, с. 123—129. ч

5. Д а в и д о в и ч Н. В. Нарастающие осадки в Арктике. Материалы гляциологических исследований. Хроника обсуждения, 1968, вып. 14, с. 316—318.

6. З а в ь я л о в а И. Н. Характеристика температурно-ветрового комп-лекса в Арктике для учета при строительстве.— Проблемы Арктики и Антарк-тики, 1971, вып. 38, с. 74—81.

7. П и н е г и н Н. В. К вопросу об изучении нарастающих осадков в по-лярных областях,—Бюллетень ААНИИ, 1932, № 5, с. 100—102.

8. П р и к 3. М. К вопросу об относительной влажности в Арктике зи-мой,—Труды ААНИИ, 1969, т. 287, с. 98—109.

9. Р у с и н Н. П. Испарение и конденсация в Антарктиде.— Бюллетень САЭ, 1959, № 13, с. 17—20.

10. K o c h J. P., W e g e n e r A. Wfesenschaftliche Ergebnisse der Danischen Expedition nach Drouning Louises Land und guer iiber das Inlandeis von Nord-,gronland. 1912—1913,—Medd. om Gronland, 1930, Bd 75, p. 1—404.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . . 3-

I. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПЕРЕБРОСКИ ЧАСТИ СТОКА НА ИЗМЕНЕНИЕ РЕЖИМА РЕК

И. Б. В о л ь ф ц у н . Применение метода руслового водного баланса для прогностической оценки изменения водности р. Печоры под влиянием переброски и регулирования стока 5-

Н. М. А л ю ш и н с к а я , О. Л. М а р к о в а . Русловой водный ба-ланс Нижней Оби и возможное его изменение под влиянием хозяйствен-ной деятельности 46-

Н. М. А л ю ш и н с к а я , Л. И. А б р а м о в а . Подпорные явления на реках бассейна Печоры 57

П. А. И г н а т ь е в . Оценка площадей разливов рек Оби, Иртыша и Печоры в естественных условиях при переброске части стока 65-

О. Б. В о с к р е с е н с к и й . Исследование закономерностей измене-ния и методика расчета весеннего и максимального дождевого стока в. районах трассы канала Иртыш—Средняя Азия 80-

Ю. В. Р у с с . Об учете фильтрации при оценке устойчивости русла главного, магистрального канала 97

О. Б. В о с к р е с е н с к и й , В. С. Я с а к о в . Оценка аккумуляции вод весеннего половодья в Тургай-Убаганской ложбине по материалам экспедиционных исследований 100

О. Б. В о с к р е с е н с к и й . Внутрисезонное распределение бокового притока воды к магистральным каналам большой протяженности . . . . 123-

Р. Е. Н е ж и х о в с к и й , Г. В. А р д а ш е в а , Г . Г . Б о г д а н о в а . Изменение водного режима рек и озер бассейна Онеги при реализации проекта первой очереди перебросок стока . . . . 131

М. .А. Ж у к о в а , Г. И. П о л и к а р п о в . О пропускной способно-сти р. Шексны в связи с намечаемыми перебросками части стока . . . . 140'

II. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПРЕРЕБРОСКИ ЧАСТИ СТОКА НА ИЗМЕНЕНИЕ

КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ЭЛЕМЕНТОВ ВЛАГООБОРОТА

3. М. У т и н а. Методика расчета изменения температуры и влаж-ности воздуха под влиянием орошения 147

А. С. Г р и г о р ь е в а, О. А. Д р о з д о в, О. Г. С о р о ч а н. Неко-торые данные о влагообороте в засушливые годы в аридных районах . . 157

А. И. В о с к р е с е н с к и й , Н. Н. Б р я з г и н , Л. П . Б у р о в а , И. Н. - З а в ь я л о в а , А. Н. Л ю б а р с к и й . Предварительная оценка возможных изменений метеорологических условий и влагооборота в ни-зовьях р. Оби при изъятии части речного стока 163-

Н. А. А н и с к и н а, О. Г. С о р о ч а н. Циркуляционные условия формирования аномалий месячных осадков в районах ETC и Срединного региона, затрагиваемых переброской части стока северных рек 175

22

Н. Н. Б р я з г и н , А. И. В о с к р е с е н с к и й . Методика устране-ния неоднородности в рядах месячных сумм атмосферных осадков в ме-телевых районах СССР 195

О. Г. С о р о ч а н , Т. А. Б а ш а р о в а , JI. В. Ш а н о ч к и н а . Характеристика аномалий температуры воздуха на территориях, затра-гиваемых межзональным перераспределением водных ресурсов . . . . . 203

Л. П. Б у р о в а . Роль наземной конденсации в процессах влаго-оборота в Арктике . 212

ВОПРОСЫ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОСНОВАНИЯ МЕЖЗОНАЛЬНОГО

ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДНЫХ

РЕСУРСОВ

Редактор Т. С. Шмидт. Технический редактор Л. М. .Шишкова. Художник И. Г. Архипов. Корректор И. А. Крайнева

ИБ № 1032 «Сдано в набор 18.06.80. Подписано в печать 06.04.81. М-16590. Формат 60Х90'/|6, бумага тип. № 1. Гарнитура литературная. Печать высокая. Печ. л. 14,5. Кр.-отт. 14,75. Уч.-изл. л.

16,26. Тираж 560 экз. Индекс ГЛ-195. Заказ № 454. Цена 1 р. 30 к. Заказное. Гидрометеоиздат. 199053, Ленинград, 2-я линия, д. 23.

Ленинградская типография № 8 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга»' им. Евгении Соколовой Согозполиграфпрома при

'Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 190000, г. Ленинград, Прачечный переулок, 6.

УДК 556.532 : (556.16 : 556.18)

Применение метода руслового водного баланса для прогностической оценки изменения водности р. Печоры под влиянием переброски и регулирования стока. В о л ь ф ц у н И. Б. Вопросы гидрометеорологического обоснования межзональ-ного перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 5—45.

Применение рассматриваемого метода для количественной оценки изменения средних месячных и годовых расходов воды рек-водоисточников под влиянием переброски и регулирования стока базируется на изучении руслового вод-ного баланса отдельных участков рек, расположенных ниже мест изъятия воды, в естественных условиях и определении возможных изменений элементов ба-ланса при переброске части стока. На примере р. Печоры дана оценка значимо-сти элементов руслового водного баланса, предложены способы определения изменений составляющих баланса под влиянием переброски и регулирования стока.

Изменение водности р. Печоры ниже места водозабора произойдет главным образом в результате изъятий воды и регулирования стока проектируемым Митрофановским водохранилищем, а также за счет изменения условий руслового и пойменного регулирования стока. Влияние изменений других элементов русло-вого водного баланса незначительно. Изъятия воды из р. Печоры в объеме 13 км3/год приведут к существенному изменению ее.водного режима ниже Мит-рофановского водохранилища в пределах примыкающего к нему малоприточного участка; ниже по течению относительное влияние водозабора будет умень-шаться. В связи с изменениями условий подземного водообмена реки с приле-гающей территорией, сокращением площадей затопления поймы и соответствую-щим снижением безвозвратных потерь в среднем и нижнем течении р. Печоры произойдет некоторая компенсация уменьшения стока, обусловленного пере-броской.

Табл. 2. Илл. 11. Библ. 6.

УДК 556.532 : (556.16 : 556.18)

Русловой водный баланс Нижней Оби и возможное его изменение под влиянием хозяйственной деятельности. А л ю ш и н с к а я Н. М., М а р -к о в а О. JI. Вопросы гидрометеорологического обоснования межзонального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 46—56.

Рассмотрение руслового водного баланса р. Оби на участке от с. Белогорья до г. Салехарда в современных условиях и его изменение под влиянием пере-броски части стока и хозяйственной деятельности в бассейне на перспективу 2000 г. показало, что наиболее заметно мероприятия по переброске части стока отразятся на водности р. Оби у верхней границы участка (с. Белогорье). В ре-зультате процесса руслового (пойменного) регулирования изменение расходов в нижнем створе (г. Салехард) будет1 не эквивалентно изменению стока у с. Бе-логорья.

Табл. 1. Илл. 2. Библ. 2.

УДК 556.535.2 : (556.16 : 556.18)

Подпорные явления на реках бассейна Печоры. А л ю ш и н с к а я Н. М.. А б р а м о в а Л. И. Вопросы гидрометеорологического обоснования межзо-нального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 57—67.

В результате оценки подпорных подъемов уровня воды на притоках р. Пе-чоры и выявления особенностей распространения подпоров в бассейне и их режим во времени установлено, что при переброске из р. Печоры 13 км3 воды в год снижение подпорных уровней на ее притоках в большинстве случаев будет незначительным. Условия дренирования территории ниже места водоза-бора не изменятся. Больших изменений водного режима территории можно ожи-дать в зоне влияния проектируемого Митрофановского водохранилища.

Табл. 3. Илл. 2. Библ. 3.

14 Заказ № 454 454

УДК 556.166:556.18 Оценка площадей разливов рек Оби, Иртыша, и Печоры в естественных

условиях и при переброске части стока. И г н а т ь е в П. А. Вопросы гидроме-теорологического обоснования межзонального перераспределения водных ресур-сов, 1981, с. 65—78.

Для построения зависимостей площадей затопления, объемов и средних глу-бин пойменных разливов от полусуммы уровней воды на границах речного уча-стка использованьГ топографические карты и сведения об уровнях воды. Приве-дены характеристики разливов рек Оби, Иртыша и Печоры на участках между водомерными постами в естественных условиях. Изменения условий затопления после осуществления межбассейновой переброски стока рассмотрены на модели среднего по водности года. Осуществление отъема 60 км3 воды в районе г. То-больска и подпитка р. Иртыша из Новосибирского водохранилища приведут х уменьшению на 9,8 тыс. км2 площади разливов в долинах рек Оби и Нижнего Иртыша, что может отрицательно сказаться на освоении пойменных массивов 'Средней Оби. При отъеме 13 км3 воды из р. Печоры в створе д. Митрофаново следует ожидать сокращения площади пойменных разливов на 500—800 км2 и почти полного прекращения выхода воды на пойму на протяжении 400 км ниже места водозабора.

Табл. 3. Илл. 3. Библ. 12.

У Д К ( 5 5 6 . 1 6 6 : 5 5 6 . 5 1 2 ) : 5 5 6 . 1 8

Исследование закономерностей изменения и методика расчета весеннего и максимального дождевого стока в районах трассы канала Иртыш—Средняя Азия. В о с к р е с е н с к и й О. Б. Вопросы гидрометеорологического обоснования меж-зонального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 79—96.

Трасса главного канала переброски части стока сибирских рек на юг пересе-кает пять ландшафтных зон и около 290 водотоков. В гидрологическом отноше-нии район в целом мало изучен, ранее выполненные рекомендации по расчету стоковых характеристик требовали существенной переработки.

На основании материалов наблюдений более чем по 100 пунктам впервые получены связи весеннего стока со средней высотой водосбора для южной части трассы; проанализирована зависимость весеннего стока от площади водосбора — для различных районов она оказалась неодинаковой; установлена закономерность ее изменения от зоны достаточного к зоне недостаточного увлажнения на равнине и в низкогорных условиях, произведено районирование по этому признаку, уточнены рекомендации по расчету изменчивости весеннего стока, параметры формулы для расчета максимальных расходов воды половодья. Проанализиро-ваны дождевые максимумы, выявлены районы, где они являются наивысшими;

Полученные расчетные рекомендации широко используются для проектиро-вания главного канала переброски части стока сибирских рек на юг и могут быть использованы всеми другими заинтересованными организациями.

Табл. 4. Илл. 7. Библ. 4. • ' •

УДК 556.536/537:556.14 Об учете фильтрации при оценке устойчивости русла главного магистраль-

ного канала. Р у с с Ю. В. Вопросы гидрометеорологического обоснования межзонального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 97—99.

Учет фильтрации в несвязных грунтах русла необходим при исследованиях устойчивости русла канала, проектируемого для переброски части стока сибир-ских рек в Среднюю Азию и Казахстан. При этом фильтрация рассматривается как фактор руслового процесса, не учитываемый современной теорией. Устойчи-вость русла канала в песчаных грунтах может изменяться во времени при строительстве и эксплуатации канала, а также по длине и периметру канала в связи с изменением направления и скорости фильтрации. Наибольшие по этой причине изменения устойчивости русла возможны при резких колебаниях уровня воды в канале.

Библ. 5.

УДК 556.166.012:556.18

Оценка аккумуляции вод весеннего половодья в Тургай-Убаганской лож-бине по материалам экспедиционных исследований. В о с к р е с е н с к и й О. В., Я с а к о в В. С. Вопросы гидрометеорологического обоснования межзонального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 100—122.

Трасса главного канала переброски части стока сибирских рек на юг между оз. Аксуат и с. Кокалаат проходит по дну Тургай-Убаганской ложбины, где в весеннее время многоводных лет образуются обширные разливы. Исследование условий формирования разливов в годы высокой водности и получение основных характеристик разливов производилось на основании выполнения широкой комп-лексной программы полевых работ: аэрофотосъемки разливов в весенние периоды, нивелирования поперечных и продольных профилей ложбины, гидро-графических обследований водотоков, наблюдений на гидрологических постах, увязки стоковых характеристик экспедиционных постов с многолетними дан-ными опорных пунктов.

В результате работы определены различные характеристики весенних разли-вов на трех отличных друг от друга участках, а также объемы поступающей в разливы воды, отметки наивысших уровней, глубины, максимальные расходы воды по дну ложбины, продолжительность стока, площади водной поверхности, обеспеченность перечисленных характеристик. Полученные данные необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации канала.

Табл. 10. Илл. 6.

УДК 556.16.047 : 556.18

Внутрисезонное распределение бокового притока воды к магистральным ка-4

налам большой протяженности. В о с к р е с е н с к и й О. Б. Вопросы гидроме-теорологического обоснования межзонального перераспределения водных ресур-сов, 1981, с. 123—130.

Суммарный боковой приток и его изменение во времени (внутри сезонов) имеют важное значение для решения вопроса о подпитывании канала мест-ными водами (а значит, о виде сопряжения канала с водотоками) и для сужде-ния о степени изменения после постройки канала стока тех главных- рек, при-токи которых будут забираться в канал. Расчеты гидрографов суммарного боко-вого притока к указанным трассам ранее не производились. В настоящей ра-боте они выполнены для половодья основной фазы водного режима рек терри-тории на основании предварительного вычисления гидрографов водотоков, пере-секаемых трассой канала Иртыш—Средняя Азия. Уточнены параметры, необхо-димые для расчета гидрографов рек. Суммирование гидрографов водотоков производилось с учетом разновременности наступления половодья на различных участках трассы. -

Результаты исследований могут быть использованы при проектировании главной трассы переброски части стока сибирских рек на юг.

Табл. 2. Илл. 1. Библ. 2.

УДК (556.555.2 : 556.535.2): 556.18

, Изменение водного режима рек и озер бассейна Онеги при реализации проекта первой очереди перебросок стока. Н е ж и х о в с к и й Р. Е., А р д а -ш е в а Г. В., Б о г д а н о в а Г. Г. Вопросы гидрометеорологического обос-нования межзонального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. .131—139.

При реализации проекта первой очереди перебросок стока в размере 1,8 км3/год режим уровней озер Воже и Лача и стока р. Онеги изменится сравнительно мало (кроме небольшого участка- р. Онеги вблизи г. Каргополя). Первый этап проекта надлежит рассматривать как составную часть последую-щих крупномасштабных мероприятий по территориальному перераспределению водных ресурсов.

Табл. 4. Илл. 2. Библ. 5. - -

15

УДК (556.535.2/3 : 556.555.3): 556.18

О пропускной способности р. Шексны в связи с намечаемыми перебросками части стока. Ж у к о в а М. А., П о л и к а р п о в Г. И. Вопросы гидрометеоро-логического обоснования межзонального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 140—146.

Река Шексна и оз. Белое в современном состоянии (с 1963 г.) представляют собой единое водохранилище с очень незначительным падением. Сведения о рас-ходах воды имеются только в створе плотины Шекснинской ГЭС. Рассчитанные балансовым методом, (за ряд характерных лет) расходы воды в истоке из озера позволили уточнить содержащиеся в материалах Управления Волго-Балтийского канала и Ленгидропроекта зависимости пропускной способности р. Шексны от уровней воды в истоке и в середине речной части водохранилища.

Недостаточная пропускная способность верхнего участка р. Шексны протя-женностью около 60 км приводит к тому, что в современных условиях может быть осуществлена переброска стока только в объеме до 5 км3/год. Осущест-вление же переброски в объеме до 15 км3/год приведет к недопустимому повы-шению уровня воды оз. Белого. Указанные выводы, подтвержденные конкрет-ными расчетами, свидетельствуют о необходимости принятия ряда мер по уве-личению пропускной способности русла р. Шексны.

Илл. 3. Библ. 3.

УДК (551.524: 551.571): 631.67

Методика расчета изменения температуры и влажности воздуха под влия-нием орошения. У т и н а 3. М. Вопросы гидрометеорологического обоснования межзонального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 147—156.

Расчет понижения температуры и повышения влажности воздуха при оро-шении предлагается производить по данным о температуре и влажности воздуха и скорости ветра до проведения мелиоративных мероприятий. Данные получены одновременно на орошаемых полях и в условиях пустыни в Центральных Кара-кумах. Даны оценки возможного изменения сумм температур при орошении земель.

Табл. 6. Илл. 1. Библ. 13.

УДК 556.1(255): 551.577.38

Некоторые данные о влагообороте в засушливые годы в аридных районах. Г р и г о р ь е в а А. С., Д р о з д о в О. А., С о р о ч а н О. Г. Вопросы гидро-метеорологического обоснования межзонального перераспределения водных ре-сурсов, 1981, с. 157—162.

Исследования особенностей влагооборота для аридных регионов страны, куда предполагается переброска на орошение части стока северных и сибирских рек, в аномальные по засушливости годы (1972 и 1975) показывают, что засуш-ливость рассмотренных лет практически не сказывается на скорости переноса местной влаги (в пределах масштабов, равных 1000—2000 км). Засушливость проявляется в основном в изменении вероятности направления выноса испарив-шейся с орошаемых полей влаги. Наибольшее влияние стимулирующий эффект испарения на процессы осадкообразования может оказывать в направлении преобладающего выноса водяного пара (при попадании его в благоприятные условия циркуляции). Над районами орошения это влияние минимальное.

Перераспределение части стока между северным и южным склонами, веро-ятнее всего, может сказаться на осадках в Срединном регионе, если учесть возможные их изменения в горных районах, хотя и здесь это влияние возможно не будет значительным.

Табл. 1. Библ. 8.

У Д К (551.5 : 556.1):(556.16 : 556.18)

Предварительная оценка возможных изменений метеорологических условий и влагооборота в низовьях р. Оби при изъятии части речного стока. В о с к р е -с е н с к и й А. И., Б р я з г и н Н. Н., Б у р о в а JI. П., З а в ь я л о в а И. Н., . Л ю б а р с к и й А. Н. Вопросы гидрометеорологического межзонального перерас-пределения водных ресурсов, 1981, с. 163—174.

Изъятие 25 и 60 км3 стока в год не может в первые десятилетия привести к заметному изменению циркуляционных условий, а следовательно, и характера процессов влагооборота. Измениться могут элементы радиационного режима, наиболее подверженные влиянию подстилающей поверхности. Эти изменения обус-ловливаются прежде всего возможными сдвигами сроков установления и схода ледяного и снежного покровов, однако они не превысят естественных вариаций этих элементов.

В структуре теплового баланса наибольшая доля изменений, хотя и неболь-ших, будет приходиться на- затраты тепла на испарение. Некоторое изменение структуры теплового баланса произойдет в прибрежной полосе речных долин за счет увеличения испарения и частично вследствие небольшого уменьшения радиационного баланса. Изъятие 25 и 60 км3 воды в год не может повлечь за собой существенных изменений метеорологического режима как на отдельных участках, прилегающих к низовьям и устьевой области р. Оби, так и во всем районе. При этом изъятие 60 км3 может вызвать некоторые изменения темпера-туры и влажности воздуха в устьевой области р. Оби и узкой прибрежной зоне. Эти изменения будут иметь тот же знак, что и изменения температуры поверх-ности воды. Наибольшими они будут над акваторией Обской губы. При измене-нии температуры поверхности воды в пределах 1 °С изменения температуры воз-духа составят 0,5 СС, а упругости водяного пара 0,2—0,7 мбар.

Табл. 4. Илл. 3. Библ. 20.

УДК 551.577.3(470): 551.513

Циркуляционные условия формирования аномалий месячных осадков в райо-нах ETC и Срединного региона, затрагиваемых переброской части стока северных рек. А н и с к и н а Н. А., С о р о ч а н О. Г. Вопросы гидрометеорологического обоснования межзонального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 175— 194.

Исследования проводились путем выявления связей избытка и дефицита осадков с преобладающими типами циркуляции атмосферы, предложенными Г. Я. Вангенгеймом. Избыток осадков на ETC как в холодное, так и в теплое время года формируется процессами западного (W) и меридионального (С) типов циркуляции и их сочетаниями. Дефицит осадков во все сезоны года формируется при преобладании восточного (Е) типа циркуляции. В Срединном регионе в хо-лодное время года основными процессами, формирующими аномалии осадков, являются процессы меридионального и восточного типов циркуляции атмосферы. С первыми в основном связан избыток осадков, а со вторыми — их дефицит.

В теплое время года зависимость аномалий осадков от повторяемости про-цессов типа С и Е выражена слабее, чем в холодное время года, особенно в случае дефицита. Избыток осадков в теплое время года отмечается преимуще-ственно при повышенной повторяемости процессов типов С и W.

Выполненная работа имеет предварительный характер и требует проведения дальнейших исследований.

Табл. 6. Илл. 6. Библ. 3. •

УДК 551.501.777

Методика устранения неоднородности в рядах месячных сумм атмосферных осадков в метелевых районах СССР. Б р я з г и н Н . Н., В о с к р е с е н с к и й А. И. Вопросы гидрометеорологического обоснования межзонального перераспределе-ния водных ресурсов, 1981, с. 195—202.

Неоднородность в рядах наблюдений над осадками в полярных районах велика. До 1954 г. измерения осадков осуществлялись дождемером с защитой 'Нифера, а после — осадкомером Третьякова. При этом измерения по. дождемеру искажались выдуванием твердых осадков, а по осадкомеру — их надуванием. Исключение погрешностей производится в два этапа. Сначала дождемерные ряды приводятся к осадкомерным на основе зависимости улавливания осадков различ-ными приборами от скорости ветра. Представлены рабочие таблицы для пере-счета дождемерных измерений на осадкомерные, причем раздельно для жидких, твердых и смешанных осадков. Месяцы с различными видами осадков определя-ются по средней месячной температуре воздуха.

Затем для устранения неоднородности уже в рядах осадкомерных измере-ний, в основном только в зимние месяцы, необходимо введение ветровой по-правки. Для этого использована методика исправления осадков ежедневных изме-рений. Применение этой методики для пяти арктических станций позволило полу-чить месячные поправочные коэффициенты, зависящие от средней месячной ско-рости ветра.

Данная методика устранения неоднородности в рядах месячных сумм зимних осадков может быть рекомендована и для других метелевых районов СССР. Поправочные коэффициенты при слабых и умеренных ветрах определены с уче-том исследований погрешности осадкомера в умеренных широтах.

Табл. 5. Илл. 2. Библ. 6.

УДК. 551.524.32(470)

Характеристика аномалий температуры воздуха на территориях, затрагивае-мых межзональным перераспределением водных ресурсов. С о р о ч а н О. Г., Б а ш а р о в а Т. А., Ш а н о ч к и н а JI. В. Вопросы гидрометеорологического обоснования межзонального перераспределения водных ресурсов, 1981, с. 203—211.

Характеристика аномалий температуры воздуха на ETC и в Срединном регионе, затрагиваемых межзональным перераспределением водных. ресурсов, синхронность и асинхронность аномалий на этих территориях и отдельных их частях рассматриваются за период с 1891 по 1975 г. Положительная аномалия температуры в каждом из регионов чаще всего наблюдается в холодный период года, а отрицательная — в переходные сезоны, в конце теплого и в начале холод-ного периода года. В среднем за год на ETC и в Срединном регионе положитель-ная аномалия имеет меньшую повторяемость (соответственно 34,9 и 30,9 %), чем отрицательная (соответственно 43,1 и 41,9 %)•

Обширные синхронные положительные аномалии, т. е. одновременно на всей ETC и в Срединном регионе, наиболее вероятны в холодный период года, а отри-цательные — в теплый. В среднем за год повторяемость синхронной положи-тельной аномалии равна 27,5%, а отрицательной — 41,5 %. Обширные асинхрон-ные аномалии температуры воздуха, т. е. разное сочетание знаков аномалий на ETC и в Срединном регионе, имеют примерно одинаковую повторяемость (порядка 15—16%).

Обширные положительные и отрицательные аномалии температуры воздуха на ETC и в Срединном регионе за рассматриваемый период лет проявляются на этих территориях подряд не более 6—7 месяцев. Исключением является дли-тельная отрицательная аномалия температуры воздуха на ETC, наблюдавшаяся в 1940—1941 гг. 13 месяцев подряд.

Табл. 3. Илл. 4. Библ. 2.